WO2023120277A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、薄膜、化合物、遅延蛍光発光体および有機半導体レーザー - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子、薄膜、化合物、遅延蛍光発光体および有機半導体レーザー Download PDF

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WO2023120277A1
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substituted
groups
compound
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雄輝 津賀
由之 戸谷
モーガン オフレ
ジャン チャールズ モーリス リビエル
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三井化学株式会社
株式会社KOALA Tech
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/02Boron compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/36Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising organic materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/20Delayed fluorescence emission

Definitions

  • the present invention relates to organic electroluminescence elements, thin films, compounds, delayed fluorescence emitters, and organic semiconductor lasers.
  • NIR near-infrared
  • Patent Document 3 fully satisfies the emission characteristics of NIR emitters for use in organic electroluminescence devices and the lowering of the ASE threshold of NIR emitters for the realization of organic semiconductor lasers. It was nothing.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a compound, a thin film, a delayed fluorescence emitter, an organic An electroluminescence device is provided. That is, the present invention can be shown below.
  • An organic electroluminescence device containing a compound represented by formula (1).
  • X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, a halogenated alkyl group or a halogenated aryl group, and at least one of X 1 and X 2 is a halogenated alkyl group or a halogenated aryl represents a group.
  • R 1 to R 6 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, R 1 and R 2 , R 2 and R 3 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , R 5 and R 6 , R 6 and R7 may together represent a ring.
  • R7 represents a group represented by the following general formula (2) or general formula (3).
  • Ar 1 represents an arylene group, an aryl-substituted arylene group, a heteroaryl-substituted arylene group, a heteroarylene group, an aryl-substituted heteroarylene group or a heteroaryl-substituted heteroarylene group
  • R 8 represents a substituent.
  • a plurality of R 8 may be the same or different, and at least one R 8 is an electron donating group.
  • n8 represents an integer from 1 to a substitutable number in Ar1 .
  • Ar 2 and Ar 3 each independently represent an arylene group, an aryl-substituted arylene group, a heteroaryl-substituted arylene group, a heteroarylene group, an aryl-substituted heteroarylene group or a heteroaryl-substituted heteroarylene group.
  • R 3 and R 4 , R 4 and R 5 may together form a ring
  • R 2 may combine with Ar 2 to form a ring
  • R 6 may combine with Ar 3 may form a ring.
  • R 14 and R 15 each independently represent a substituent, multiple R 14 may be the same or different, at least one R 14 is an electron donating group, and multiple R 15 are At least one R15 , which may be the same or different, is an electron donating group.
  • n14 represents an integer from 1 to a substitutable number in Ar2
  • n15 represents an integer from 1 to a substitutable number in Ar3 .
  • Ar 4 to Ar 7 each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group, each Ar 4 and each Ar 5 present in plurality may be the same or different, and each Ar 6 and Ar 5 present in plurality may be the same or different.
  • Each Ar 7 may be the same or different.
  • R 16 and R 17 each independently represent a substituent other than a substituted or unsubstituted diarylamino group, and multiple R 16 and R 17 may be the same or different.
  • R 16 and R 2 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , R 6 and R 17 may together form a ring.
  • n16 and n18 each independently represent an integer of 0 or 1 or more
  • n17 and n19 each independently represent an integer of 1 or more
  • n16+n17 is an integer of 1 to 5
  • n18+n19 is an integer of 1 to 5 be.
  • R4 is a hydrogen atom, substituted or unsubstituted alkyl group, substituted or unsubstituted aryl group, substituted or unsubstituted heteroaryl group, substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group, substituted or unsubstituted aryloxycarbonyl group, halogen
  • R 3 and R 4 or R 4 and R 5 together form a ring;
  • R 18 and R 19 each independently represent one of the following group A, R 18 and R 2 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , R 19 and R 2′ , R 3 ′ and R 4' , and R 4' and R 5' may together form a ring, R 6 may combine with A to form a ring, R 6' may combine with A may form a ring.
  • A represents a linking group represented by the following general formula (7) or (9). (In the general formula (7), n is 0 or an integer of 1 to 4, m is 0 or 1, A′ represents an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and A′′ is the following It represents a group represented by formula (8).
  • X 1'' and X 2'' represent a halogen atom, a halogenated alkyl group or a halogenated aryl group, and at least one of X 1'' and X 2'' represents a halogenated alkyl group or represents a halogenated aryl group
  • R 2′′ to R 6′′ each independently represents a hydrogen atom or a substituent
  • R 20 represents one of the following A groups.
  • each R is independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or a substituted or represents an unsubstituted heteroaryl group.)
  • R 9 to R 12 and p have the same meanings as in general formula (3).
  • An organic semiconductor laser comprising the organic electroluminescence device according to any one of [1] to [10].
  • the organic semiconductor laser according to [11] which has an optical cavity structure comprising a secondary Bragg scattering region surrounded by a primary Bragg scattering region.
  • the compound represented by the general formula (1) described in [1] the compound represented by the general formula (4) described in [2]
  • the general formula described in [5] A thin film having a layer containing the compound represented by (5) or the compound represented by general formula (6) described in [8].
  • Ar 2 and Ar 3 each independently represent an arylene group, an aryl-substituted arylene group, a heteroaryl-substituted arylene group, a heteroarylene group, an aryl-substituted heteroarylene group or a heteroaryl-substituted heteroarylene group.
  • R 3 and R 4 , R 4 and R 5 may together form a ring
  • R 2 may combine with Ar 2 to form a ring
  • R 6 may combine with Ar 3 may form a ring.
  • Each of R 14 and R 15 independently represents a substituent containing an aryl group, multiple R 14 may be the same or different, and at least one R 14 is an electron donating group containing an aryl group.
  • R 15 may be the same or different, and at least one R 15 is an electron-donating group containing an aryl group.
  • n14 represents an integer from 1 to a substitutable number in Ar2
  • n15 represents an integer from 1 to a substitutable number in Ar3 .
  • Ar 4 to Ar 7 each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group, each Ar 4 and each Ar 5 present in plurality may be the same or different, and each Ar 6 and Ar 5 present in plurality may be the same or different.
  • Each Ar 7 may be the same or different.
  • R 16 and R 17 each independently represent a substituent other than a substituted or unsubstituted diarylamino group, and multiple R 16 and R 17 may be the same or different.
  • R 16 and R 2 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , R 6 and R 17 may together form a ring.
  • n16 and n18 each independently represent an integer of 0 or 1 or more, n17 and n19 each independently represent an integer of 1 or more, n16+n17 is an integer of 1 to 5, n18+n19 is an integer of 1 to 5 be.
  • a delayed fluorescence emitter containing the compound according to any one of [14] to [16].
  • An organic semiconductor laser containing the compound according to any one of [14] to [16].
  • the organic semiconductor laser according to [18] which has an optical cavity structure comprising a secondary Bragg scattering region surrounded by a primary Bragg scattering region.
  • FIG. 1 is the normalized electronic absorption and emission (PL) spectra of the dichloromethane (DCM) solution of Compound 1 in Example 1.
  • FIG. 2 is a normalized electron absorption and emission (PL) spectrum of a toluene (Tol) solution of Compound 1 in Example 1.
  • FIG. 3 is a normalized electronic absorption and emission (PL) spectrum of a dichloromethane (DCM) solution of compound 10 in Comparative Example 1.
  • FIG. 4 is a normalized electron absorption and emission (PL) spectrum of a toluene (Tol) solution of compound 10 in Comparative Example 1.
  • FIG. 5 is the normalized electronic absorption and emission (PL) spectra of thin films of Compound 1 in Example 2.
  • FIG. 1 is the normalized electronic absorption and emission (PL) spectra of the dichloromethane (DCM) solution of Compound 1 in Example 1.
  • FIG. 2 is a normalized electron absorption and emission (PL) spectrum of a toluene (To
  • FIG. 6 is the normalized electronic absorption and emission (PL) spectra of a thin film of Compound 10 in Comparative Example 2.
  • FIG. FIG. 7 is a configuration diagram of an ASE characteristic evaluation test of thin films of compounds 1 to 9 in Example 3.
  • FIG. 8 is an emission spectrum around the ASE threshold of a blend film of CBP:Compound 1 (97:3 wt %) in Example 3.
  • FIG. 9 is the emission spectra of blend films of Compound 1 with 3 wt % CBP measured at various pump intensities below and above threshold in Example 3.
  • FIG. 10 shows the output light intensity (left ordinate) and full width at half maximum (right ordinate) emitted from the edge of a blend film of compound 1 with 3 wt % CBP as a function of excitation intensity in Example 3.
  • FIG. 12 is the emission spectra of blend films of Compound 10 with 3 wt % CBP measured at various pump intensities below and above threshold in Comparative Example 3.
  • 13 shows the output light intensity (left ordinate) and full width at half maximum (right ordinate) emitted from the edge of a blend film of compound 10 with 3 wt % CBP as a function of excitation intensity in Comparative Example 3.
  • is a graph showing 14 is a schematic cross-sectional view of a mixed-order DFB laser fabricated in Example 4.
  • FIG. 15 is an emission spectrum measured perpendicular to the surface of an organic DFB laser containing Compound 1 in Example 4.
  • FIG. 16 is a graph plotting emission intensity (left vertical axis) and full width at half maximum (right vertical axis) as a function of excitation intensity of an organic DFB laser containing Compound 1 in Example 4.
  • FIG. 17 is an emission spectrum measured perpendicular to the surface of an organic DFB laser containing compound 10 in Comparative Example 4.
  • FIG. 18 is a graph plotting emission intensity (left vertical axis) and full width at half maximum (right vertical axis) against excitation intensity of an organic DFB laser containing Compound 10 in Comparative Example 4.
  • FIG. FIG. 19 is a diagram showing a structural example of an organic electroluminescence element.
  • the alkyl group may be linear, branched or cyclic, with linear or branched alkyl groups being preferred.
  • Alkyl groups preferably have 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, still more preferably 1 to 8 carbon atoms, still more preferably 1 to 6 carbon atoms, such as , methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, n-heptyl group, n -octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group and n-dodecyl group).
  • cyclic alkyl groups include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, bicyclo[2.1.1]hexyl and bicyclo[2.2.1]heptyl groups.
  • Alkyl groups may be optionally substituted. Examples of substituents in this case include alkoxy groups, aryl groups, aryloxy groups, acyl groups, hydroxyl groups, halogen atoms, nitro groups, diarylamino groups (such as 9-carbazolyl groups) and cyano groups. groups, aryl groups and aryloxy groups are preferred.
  • the alkenyl group may be linear, branched or cyclic, preferably a linear or branched alkyl group.
  • Alkenyl groups preferably have 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 8 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms.
  • Examples of alkenyl groups include vinyl, butadienyl, hexatrienyl, and 1-cyclohexenyl groups. Alkenyl groups may be optionally substituted.
  • substituents in this case include alkoxy groups, aryl groups, aryloxy groups, acyl groups, hydroxyl groups, halogen atoms, nitro groups, diarylamino groups (such as 9-carbazolyl groups) and cyano groups.
  • an aryl group can have a structure containing a single aromatic ring or a structure containing two or more aromatic rings fused together.
  • Aryl groups preferably have 6 to 22 ring skeleton carbon atoms, more preferably 6 to 18 ring skeleton carbon atoms, still more preferably 6 to 14 ring skeleton carbon atoms, and still more preferably 6 It has ⁇ 10 ring-skeletal carbon atoms.
  • aryl groups include phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 1-anthranyl, 2-anthranyl, 9-anthranyl, 1-phenanthryl, 2-phenanthryl, 3-phenanthryl, 4-phenanthryl group, 9-phenanthryl group, 1-naphthacenyl group, 2-naphthacenyl group, 1-pyrenyl group and 2-pyrenyl group.
  • Aryl groups may be optionally substituted.
  • substituents in this case include alkyl groups, alkoxy groups, aryl groups, aryloxy groups, acyl groups, hydroxyl groups, halogen atoms, nitro groups, diarylamino groups (such as 9-carbazolyl groups), and cyano groups. and preferably an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, or an aryloxy group.
  • the heteroaryl group can have a structure containing a single heteroaromatic ring or a structure containing two or more heteroaromatic rings fused together.
  • Heteroaryl groups can contain at least one heteroaromatic ring and at least one aromatic ring.
  • Heteroaryl groups preferably have 5 to 22 ring skeletal atoms, more preferably 5 to 18 ring skeletal atoms, even more preferably 5 to 14 ring skeletal atoms, and still more preferably 5 to 10 has 1 ring skeleton-forming atom.
  • heteroaryl groups examples include 2-thienyl, 3-thienyl, 2-furyl, 3-furyl, 2-pyridyl, 3-pyridyl, 4-pyridyl, 2-pyrazinyl, 2- Examples include quinolyl, 3-quinolyl, 4-quinolyl, 1-isoquinolyl and 3-isoquinolyl groups.
  • Other examples of heteroaryl groups include benzofuryl, pyrrolyl, indolyl, isoindolyl, azaindolyl, benzothienyl, pyridyl, quinolinyl, isoquinolyl, imidazolyl, benzimidazolyl, pyrazolyl, oxazolyl groups.
  • Heteroaryl groups may be optionally substituted. Examples of substituents in this case include alkyl groups, alkoxy groups, aryl groups, aryloxy groups, hydroxyl groups, halogen atoms, nitro groups, diarylamino groups (such as 9-carbazolyl groups) and cyano groups. groups, alkoxy groups, aryl groups and aryloxy groups are preferred.
  • the above alkyl group can be applied to the alkyl portion of the alkoxy group, and the above aryl group can be applied to the aryl portion of the aryloxy group.
  • the halogen atom is preferably a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.
  • X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, a halogenated alkyl group or a halogenated aryl group, and at least one of X 1 and X 2 is a halogenated alkyl group or a halogenated aryl group represents One of X 1 and X 2 is a halogenated alkyl group or a halogenated aryl group and the other is a halogen atom, or both of X 1 and X 2 are a halogenated alkyl group or a halogenated aryl group preferable.
  • halogenated alkyl group 1 to 3 halogen atoms may be bonded to the terminal carbon of the alkyl group, and 1 to 2 halogen atoms may be bonded to carbons other than the terminal.
  • the halogen atom is preferably a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, more preferably a fluorine atom.
  • halogenated alkyl group examples include a trifluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoropropyl group, a perfluoroisopropyl group, a perfluorobutyl group, a perfluorosec-butyl group, a perfluorotert-butyl group, Examples include halogenated alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms such as perfluoropentyl group, trichloromethyl group and tribromomethyl, and carbon atoms such as trifluoromethyl group, perfluoroethyl group, perfluoropropyl group and perfluoroisopropyl group.
  • a fluoroalkyl group having a number of 1 to 3 is preferable, and a fluoroalkyl group having 1 to 2 carbon atoms such as a trifluoromethyl group or a perfluoroethyl group is more preferable.
  • halogenated aryl group 1 to a substitutable number of halogen atoms may be bonded to the carbon of the aryl group.
  • the halogen atom is preferably a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, more preferably a fluorine atom.
  • Specific examples of the halogenated aryl group include fluorophenyl groups such as a monofluorophenyl group, difluorophenyl group, trifluorophenyl group, and perfluorophenyl group; fluoronaphthyl groups such as a perfluoronaphthyl group; and pentylchlorophenyl groups.
  • Halogenated aryl groups having 6 to 18 carbon atoms such as a bromophenyl group such as a chlorophenyl group and a pentylbromophenyl group, and fluorophenyl groups such as a trifluorophenyl group and a perfluorophenyl group, and fluoro groups such as a perfluoronaphthyl group.
  • a fluoroaryl group having 6 to 18 carbon atoms such as a naphthyl group is preferable, and a fluorophenyl group having 6 to 18 carbon atoms such as a trifluorophenyl group and a perfluorophenyl group is more preferable.
  • R 1 to R 6 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
  • the substituents of R 1 to R 6 include a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted A heteroaryl group, a substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group having 1 to 16 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryloxycarbonyl group having 6 to 20 carbon atoms and a halogen atom are preferred.
  • R 1 is a substituent
  • R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are hydrogen atoms
  • R 4 is a hydrogen atom or a substituent.
  • R 1 is a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heteroaryl group
  • R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are hydrogen atoms
  • R 4 is a hydrogen atom , substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 18 carbon atoms, substituted or unsubstituted heteroaryl group having 6 to 18 carbon atoms, substituted or unsubstituted carbon It is a group containing an alkoxycarbonyl group of number 1 to 16, a substituted or unsubstituted aryloxycarbonyl group having 6 to 20 carbon atoms, a halogen atom, or a boron
  • R7 represents a group represented by the following formula (2) or general formula (3).
  • Ar 1 represents an arylene group, an aryl-substituted arylene group, a heteroaryl-substituted arylene group, a heteroarylene group, an aryl-substituted heteroarylene group or a heteroaryl-substituted heteroarylene group
  • R 8 represents a substituent.
  • Multiple R 8 may be the same or different, and at least one R 8 is an electron donating group.
  • n8 represents an integer from 1 to a substitutable number in Ar1 .
  • Ar 1 in general formula (2) represents an arylene group, an aryl-substituted arylene group, a heteroaryl-substituted arylene group, a heteroarylene group, an aryl-substituted heteroarylene group or a heteroaryl-substituted heteroarylene group.
  • arylene groups include phenylene, 1-naphthylene, 2-naphthylene, 1-anthranylene, 2-anthranylene and 9-anthranylene groups, and phenylene, 1-naphthylene and 2-naphthylene groups. is preferred.
  • aryl-substituted arylene groups include phenyl-substituted phenylene groups, phenyl-substituted 1-naphthylene groups, and the like. Two or more aromatic rings in an aryl-substituted arylene group may be joined together through a direct bond or a linking group such as a substituted or unsubstituted methylene group to form a further ring.
  • heteroaryl-substituted arylene groups include thienyl-substituted phenylene groups, thienyl-substituted 1-naphthylene groups, furyl-substituted phenylene groups, furyl-substituted 1-naphthylene groups, benzothienyl-substituted phenylene groups, benzothienyl-substituted 1-naphthylene groups, benzofuryl-substituted Examples include a phenylene group and a benzofuryl-substituted 1-naphthylene group.
  • heteroarylene groups include a thienylene group, a furylene group, a benzothienylene group, a benzofurylene group and the like.
  • aryl-substituted heteroarylene groups include phenyl-substituted thienylene groups, phenyl-substituted furylene groups, phenyl-substituted benzothienylene groups, and phenyl-substituted benzofurylene groups.
  • heteroaryl-substituted heteroarylene groups include thienyl-substituted thienylene groups, thienyl-substituted furylene groups, thienyl-substituted benzothienylene groups, thienyl-substituted benzofurylene groups, furyl-substituted thienylene groups, furyl-substituted furylene groups, furyl-substituted benzothienylene groups, and furyl-substituted benzofurylene groups.
  • R 8 in general formula (2) represents a substituent.
  • substituents include halogen atoms, alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, aryl groups, heteroaryl groups, halogen atoms, hydroxyl groups, nitro groups, carboxyl groups, cyano groups, alkoxy groups, aryloxy groups, acyl groups.
  • an acyloxy group a carbamoyloxy group (such as an alkoxycarbonyloxy group), a primary amino group, an alkylamino group, an arylamino group, a dialkylamino group, a diarylamino group, an alkylarylamino group, an acylamino group, an aminocarbonylamino group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, alkylsulfonylamino group, arylsulfonylamino group, alkylthio group, arylthio group, sulfo group, sulfamoyl group, alkylsulfinyl group, arylsulfinyl group, alkylsulfonyl group , an arylsulfonyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a carbamo
  • n8 in general formula (2) represents an integer from 1 to the number of substitutable positions in Ar1 .
  • n8 is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2.
  • each R8 may be the same or different.
  • At least one R8 is an electron donating group.
  • the electron-donating group means a substituent having a Hammett's ⁇ p value of less than zero.
  • the electron-donating group is preferably a substituent having a Hammett's ⁇ p value of less than ⁇ 0.1, more preferably a substituent having a Hammett's ⁇ p value of less than ⁇ 0.2.
  • Hammett's ⁇ p value is calculated by the following equation (I).
  • Formula (I): ⁇ p logKX-logKH
  • KH represents the ionization constant of benzoic acid in water at 25°C
  • KX represents the ionization constant of benzoic acid having a substituent at the para-position in water at 25°C.
  • electron donating groups include hydroxyl groups, alkoxy groups, primary amino groups, alkylamino groups, arylamino groups, dialkylamino groups, diarylamino groups, alkylarylamino groups, aminocarbonylamino groups, alkoxycarbonylamino groups. and trialkylsilyl groups.
  • R 9 to R 13 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
  • the substituents for R 9 to R 13 are the same as the substituents for R 8 in formula (2).
  • Preferred examples of substituents for R 9 to R 12 include alkyl groups, aryl groups and heteroaryl groups, with alkyl groups being more preferred.
  • Preferred examples of substituents for R 13 include alkenyl groups, alkynyl groups, aryl groups, heteroaryl groups, and monovalent groups derived from the compounds of the general formula (1). A monovalent group is more preferred. These alkyl, aryl, heteroaryl, alkenyl and alkynyl groups can be further substituted.
  • R 9 to R 12 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group, and R 13 is a substituent. In a more preferred embodiment of general formula (3), R 9 to R 12 are independently hydrogen atoms and R 13 is a substituted or unsubstituted alkenyl group.
  • p in the general formula (3) is an integer of 0-2.
  • R 1 and R 2 , R 2 and R 3 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , R 5 and R 6 , R 6 and R 7 together may represent a ring.
  • R 1 and R 2 , R 2 and R 3 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , R 5 and R 6 , R 6 and R 7 together are substituted or unsubstituted alkylene groups, substituted or an unsubstituted alkenylene group or a substituted or unsubstituted alkynylene group, more preferably a substituted or unsubstituted alkylene group or a substituted or unsubstituted alkenylene group, more preferably a substituted or unsubstituted is an alkylene group of
  • R 1 and R 2 , R 2 and R 3 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , R 5 and R 6 , R 6 and R 7 together are preferably 4 to 10 rings
  • a ring having skeletal atoms, more preferably a ring having 5 to 8 ring skeletal atoms, more preferably a ring having 5 to 7 ring skeletal atoms is formed.
  • rings include cyclopentane, cyclohexane and cycloheptane rings. It is preferred that R 3 and R 4 or R 4 and R 5 together form a ring.
  • the compound represented by general formula (1) includes a compound represented by general formula (4) below.
  • Ar 2 and Ar 3 each independently represent an arylene group, an aryl-substituted arylene group, a heteroaryl-substituted arylene group, a heteroarylene group, an aryl-substituted heteroarylene group or a heteroaryl-substituted heteroarylene group.
  • An arylene group, an aryl-substituted arylene group, a heteroaryl-substituted arylene group, a heteroarylene group, an aryl-substituted heteroarylene group and a heteroaryl-substituted heteroarylene group are the same as those exemplified in general formula (2).
  • Ar 2 and Ar 3 each independently have a benzene structure, naphthalene structure, anthracene structure, fluorene structure, thiophene structure, furan structure, benzothiophene structure, benzofuran structure, phenyl-substituted thiophene structure, and phenyl-substituted furan.
  • the structure is preferably a phenyl-substituted benzothiophene structure or a phenyl-substituted benzofuran structure, more preferably a benzene structure, naphthalene structure, anthracene structure, or fluorene structure.
  • R 3 and R 4 , R 4 and R 5 may together form a ring
  • R 2 may combine with Ar 2 to form a ring
  • R 6 may combine with Ar 3 may form a ring.
  • the ring to be formed has the same definition as exemplified in general formula (1).
  • R 14 and R 15 each independently represent a substituent, multiple R 14 may be the same or different, at least one R 14 is an electron donating group, and multiple R 15 are At least one R15 , which may be the same or different, is an electron donating group.
  • diarylamino groups include diphenylamino, di(1-naphthyl)amino, di(2-naphthyl)amino and 9-carbazolyl groups.
  • a diarylamino group may be optionally substituted.
  • substituents for substituted diarylamino groups include alkyl groups, alkoxy groups, thioalkoxy groups, trialkylsilyl groups, aryl groups, aryloxy groups, diarylamino groups (such as 9-carbazolyl groups), and the like.
  • at least one of R 14 and R 15 is more preferably a substituted or unsubstituted diarylamino group.
  • R 14 and R 15 may be bonded to an arylene group substituent or a heteroarylene group substituent.
  • n14 represents an integer from 1 to the number of substitutable positions in Ar2 . When n14 is 2 or more, each R14 may be the same or different. At least one R14 is an electron donating group. n15 represents an integer from 1 to the number of substitutable positions in Ar 3 , and when n15 is 2 or more, each R 15 may be the same or different. At least one R15 is an electron donating group. n14 and n15 are preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2.
  • the compound represented by general formula (1) includes a compound represented by general formula (10) below.
  • Ar 2 and Ar 3 each independently represent an arylene group, an aryl-substituted arylene group, a heteroaryl-substituted arylene group, a heteroarylene group, an aryl-substituted heteroarylene group or a heteroaryl-substituted heteroarylene group.
  • An arylene group, an aryl-substituted arylene group, a heteroaryl-substituted arylene group, a heteroarylene group, an aryl-substituted heteroarylene group and a heteroaryl-substituted heteroarylene group are the same as those exemplified in general formula (2).
  • Ar 2 and Ar 3 each independently have a benzene structure, naphthalene structure, anthracene structure, fluorene structure, thiophene structure, furan structure, benzothiophene structure, benzofuran structure, phenyl-substituted thiophene structure, and phenyl-substituted furan. Structures, phenyl-substituted benzothiophene structures or phenyl-substituted benzofuran structures are preferred.
  • R 3 and R 4 , R 4 and R 5 may together form a ring
  • R 2 may combine with Ar 2 to form a ring
  • R 6 may combine with Ar 3 may form a ring.
  • the ring to be formed has the same definition as exemplified in general formula (1).
  • n14 represents an integer from 1 to the number of substitutable positions in Ar2 . When n14 is 2 or more, each R14 may be the same or different. At least one R14 is an electron donating group. n15 represents an integer from 1 to the number of substitutable positions in Ar3, and when n15 is 2 or more, each R15 may be the same or different. At least one R15 is an electron donating group. n14 and n15 are preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2.
  • R 14 and R 15 independently represents a substituent containing an aryl group, multiple R 14 may be the same or different, and at least one R 14 is an electron donating group containing an aryl group. Yes, multiple R 15 may be the same or different, and at least one R 15 is an electron-donating group containing an aryl group.
  • R 14 and R 15 in general formula (10) are a substituent containing an aryl group and an electron donating group containing an aryl group
  • a substituted or unsubstituted diarylamino group is preferred as the electron-donating group containing an aryl group for R 14 and R 15 .
  • diarylamino groups include diphenylamino, di(1-naphthyl)amino, di(2-naphthyl)amino and 9-carbazolyl groups.
  • a diarylamino group may be optionally substituted.
  • substituents for substituted diarylamino groups include alkyl groups, alkoxy groups, thioalkoxy groups, trialkylsilyl groups, aryl groups, aryloxy groups, diarylamino groups (such as 9-carbazolyl groups), and the like.
  • at least one of R 14 and R 15 is more preferably a substituted or unsubstituted diarylamino group.
  • R 14 and R 15 may be bonded to an arylene group substituent or a heteroarylene group substituent.
  • n14 represents an integer from 1 to the number of substitutable positions in Ar2 . When n14 is 2 or more, each R14 may be the same or different. At least one R14 is an electron donating group. n15 represents an integer from 1 to the number of substitutable positions in Ar3, and when n15 is 2 or more, each R15 may be the same or different. At least one R15 is an electron donating group. n14 and n15 are preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2.
  • the compound represented by general formula (1) includes a compound represented by general formula (5) below.
  • Ar 4 to Ar 7 each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group; Each Ar 5 may be the same or different. Ar 4 to Ar 7 are preferably substituted or unsubstituted aryl groups. As a result, the conjugated system of the entire compound can be extended to lengthen the wavelength of absorption or emission.
  • Ar 4 and Ar 5 or Ar 6 and Ar 7 may be bonded to each other through a direct bond or a linking group such as a substituted or unsubstituted methylene group to form a ring.
  • a linking group such as a substituted or unsubstituted methylene group to form a ring.
  • Examples of —N(Ar 4 )(Ar 5 ) and —N(Ar 6 )(Ar 7 ) include a substituted or unsubstituted diphenylamino group, a substituted or unsubstituted di(1-naphthyl)amino group, A substituted or unsubstituted di(2-naphthyl)amino group and a substituted or unsubstituted 9-carbazolyl group can be mentioned.
  • R 16 and R 17 each independently represent a substituent other than a substituted or unsubstituted diarylamino group, and multiple R 16 and R 17 may be the same or different.
  • substituents as R 16 and R 17 examples of substituents for R 8 in general formula (2) can be referred to. Preferred are substituted or unsubstituted alkyl groups, substituted or unsubstituted alkoxy groups, substituted or unsubstituted aryl groups, substituted or unsubstituted aryloxy groups, and substituted or unsubstituted heteroaryl groups.
  • R 16 and R 2 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , R 6 and R 17 may together form a ring.
  • the ring in this case has the same definition as the ring in the general formula (1).
  • n16 and n18 each independently represent an integer of 0 or 1 or more, preferably 0 or 1.
  • n17 and n19 each independently represent an integer of 1 or more, preferably 1-3.
  • n16+n17 is an integer of 1-5, and n18+n19 is an integer of 1-5.
  • the compound represented by general formula (1) includes a compound represented by general formula (11) below.
  • Ar 4 to Ar 7 each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group; Each Ar 5 may be the same or different. Ar 4 to Ar 7 are preferably substituted or unsubstituted aryl groups. As a result, the conjugated system of the entire compound can be extended to lengthen the wavelength of absorption or emission.
  • Ar 4 and Ar 5 or Ar 6 and Ar 7 may be bonded to each other through a direct bond or a linking group such as a substituted or unsubstituted methylene group to form a ring.
  • a linking group such as a substituted or unsubstituted methylene group to form a ring.
  • Examples of —N(Ar 4 )(Ar 5 ) and —N(Ar 6 )(Ar 7 ) include a substituted or unsubstituted diphenylamino group, a substituted or unsubstituted di(1-naphthyl)amino group, A substituted or unsubstituted di(2-naphthyl)amino group and a substituted or unsubstituted 9-carbazolyl group can be mentioned.
  • R 16 and R 17 each independently represent a substituent other than a substituted or unsubstituted diarylamino group, and multiple R 16 and R 17 may be the same or different.
  • substituents as R 16 and R 17 examples of substituents for R 8 in general formula (2) can be referred to. Preferred are substituted or unsubstituted alkyl groups, substituted or unsubstituted alkoxy groups, substituted or unsubstituted aryl groups, substituted or unsubstituted aryloxy groups, and substituted or unsubstituted heteroaryl groups.
  • R 16 and R 2 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , R 6 and R 17 may together form a ring.
  • the ring in this case has the same definition as the ring in the general formula (1).
  • n16 and n18 each independently represent an integer of 0 or 1 or more, preferably 0 or 1.
  • n17 and n19 each independently represent an integer of 1 or more, preferably 1-3.
  • n16+n17 is an integer of 1-5, and n18+n19 is an integer of 1-5.
  • the compound represented by general formula (1) includes a compound represented by general formula (6) below.
  • X 1 , X 2 and R 2 to R 6 have the same meanings as in general formula (1).
  • X 1' and X 2' have the same definitions as X 1 and X 2 , and may be different from X 1 and X 2 .
  • R 2' to R 6' each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
  • the substituents of R 2 ' to R 6 ' are synonymous with the substituents of R 2 to R 6 in general formula (1).
  • R 18 and R 19 each independently represent one of Group A below.
  • each R is independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or a substituted or represents an unsubstituted heteroaryl group.
  • Group A the following Group B substituents are preferred.
  • Group A the following Group C substituents are more preferable.
  • R 18 and R 2 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , R 19 and R 2′ , R 3′ and R 4′ , and R 4′ and R 5′ together form a ring
  • R 6 may be combined with A to form a ring
  • R 6' may be combined with A to form a ring.
  • a ring is synonymous with the ring illustrated in General formula (1).
  • A represents a linking group represented by the following general formula (7) or (9).
  • n is 0 or an integer of 1 to 4
  • m is 0 or 1
  • a ' represents an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms
  • a '' is the following formula represents a group represented by (8);
  • X1 '' and X2'' have the same definitions as X1 and X2 , and may be different from X1 and X2 in general formula (6).
  • R 2′′ to R 6′′ each independently represent a hydrogen atom or a substituent
  • X 1′′ and X 2′′ represent a halogen atom, a halogenated alkyl group or a halogenated aryl group
  • R 20 represents one of the above A groups.
  • R 9 to R 12 and p have the same meanings as in general formula (3).
  • A is an orthophenylene group of formula (7).
  • R 18 and R 19 are each independently one of the B groups described above.
  • A is an orthophenylene group represented by formula (7), m is 0, n is 0, and R 18 and R 19 are each independently It is one of the C groups mentioned above.
  • A is a metaphenylene group of formula (7).
  • R 18 and R 19 are each independently one of the B groups described above.
  • A is a metaphenylene group of formula (7), and R 18 and R 19 are each independently one of the C groups described above. be.
  • A is a metaphenylene group of formula (7), m is 0, and R 18 and R 19 are each independently selected from Group C as described above. is one of n is preferably 3.
  • A is a paraphenylene group represented by formula (7).
  • R 18 and R 19 are each independently one of the B groups described above.
  • A is a paraphenylene group represented by formula (7), and R 18 and R 19 are each independently one of the C groups described above. be.
  • A is a paraphenylene group of formula (7), m is 0, and R 18 and R 19 are each independently selected from Group C as described above. is one of A' is preferably an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms.
  • A is a linking group of formula (9).
  • R 18 and R 19 are each independently one of the B groups described above.
  • A is a linking group of formula (9) and R 18 and R 19 are each independently one of the C groups described above. .
  • R 2 and R 2′ , R 3 and R 3′ , R 4 and R 4′ , R 5 and R 5′ , R 6 and R 6′ , and R 18 and R19 are identical.
  • the molecular weight of the compound represented by the general formula (1) is, for example, 1,500 or less when the organic layer containing the compound represented by the general formula (1) is intended to be formed as a film by a vapor deposition method. It is preferably 1,200 or less, more preferably 1,000 or less, and even more preferably 800 or less.
  • the lower limit of molecular weight is the molecular weight of the smallest compound represented by general formula (1).
  • the compounds represented by general formula (1) can be formed into a film by a coating method regardless of their molecular weight.
  • a compound with a relatively large molecular weight can be formed into a film by a coating method.
  • a compound containing multiple structures each represented by general formula (1) in the molecule can be used as a light-emitting material.
  • a polymerizable group may be previously introduced into the structure represented by the general formula (1), and a polymer obtained by polymerizing the polymerizable group may be used as the light-emitting material.
  • a monomer having a polymerizable functional group in any one of R 1 to R 7 in general formula (1) is prepared and homopolymerized or copolymerized with another monomer to obtain a polymer containing repeating units. prepared and the polymer used as a light-emitting material.
  • it can be considered to react a compound containing a structure represented by general formula (1) to form a dimer or trimer and use the dimer or trimer as a light-emitting material. .
  • polymers having repeating units containing the structure represented by general formula (1) include polymers containing structures represented by the following formula (31) or (32).
  • n is an integer
  • Q represents a group containing the structure represented by formula (1)
  • L1 and L2 each represent a linking group.
  • the linking group preferably has 0 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, even more preferably 2 to 10 carbon atoms.
  • the linking group preferably has a structure represented by -X 11 -L 11 -, wherein X 11 represents an oxygen atom or a sulfur atom, preferably an oxygen atom, and L 11 is a linking group, preferably a substituted or an unsubstituted alkylene group, or a substituted or unsubstituted arylene group, and more preferably a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted phenylene group.
  • R 101 , R 102 , R 103 and R 104 are each independently a substituent, preferably a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or halogen atom, more preferably unsubstituted alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, unsubstituted alkoxy having 1 to 3 carbon atoms group, a fluorine atom or a chlorine atom, more preferably an unsubstituted alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an unsubstituted alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms.
  • linking groups represented by L 1 and L 2 can bond to any one of R 1 to R 7 of the structure of formula (1) constituting Q. Two or more linking groups can be bonded to one group represented by Q to form a crosslinked structure or network structure.
  • repeating unit examples include structures represented by the following formulas (33) to (36).
  • a polymer containing a structure represented by formula (1) in the molecule is a polymer containing only repeating units having a structure represented by formula (1), or further containing repeating units having a different structure. It may be a polymer containing.
  • the repeating units having the structure represented by formula (1) contained in the polymer may be of one kind or two or more kinds. Examples of repeating units having no structure represented by formula (1) include repeating units derived from monomers used in ordinary copolymerization. Examples of repeating units include repeating units derived from monomers having ethylenically unsaturated bonds such as ethylene and styrene.
  • the compound represented by general formula (1) can be synthesized by known reactions. For example, it can be synthesized as shown in Reaction Formula 1 or 2 below.
  • reaction schemes 1 and 2 X 1 , X 2 and R 1 to R 7 are as defined in general formula (1).
  • R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are hydrogen atoms
  • the aldehyde used in the second step is represented by R 1 CHO or R 7 CHO.
  • a mixture of R 1 CHO and R 7 CHO can be used.
  • purification may be performed to proceed to the second step, or after the first step, the second step may be performed without purification.
  • the reaction temperature is preferably 0° C. to room temperature and the reaction time is preferably 24 to 72 hours
  • the reaction temperature is 60° C. to reflux and the reaction time is 4 to 24 hours is preferred.
  • the reaction temperature in the first step, is preferably room temperature and the reaction time is preferably 1 hour, and in the second step, the reaction temperature is preferably 60° C. to reflux and the reaction time is preferably 4 to 24 hours. Reaction conditions may be determined appropriately.
  • the reaction temperature is preferably room temperature and the reaction time is preferably 1 hour
  • the reaction temperature is preferably 60° C. to reflux and the reaction time is preferably 4 to 24 hours. Reaction conditions may be determined appropriately.
  • the reaction temperature is preferably room temperature and the reaction time is preferably 1 hour
  • the reaction temperature is preferably 60° C. to reflux and the reaction time is preferably 4 to 24 hours. Reaction conditions may be determined appropriately.
  • Organic electroluminescence device of this embodiment contains the compound represented by general formula (1) of this embodiment.
  • the compound of the present embodiment is useful as a light-emitting material for organic electroluminescence devices. Therefore, the compound represented by the general formula (1) of this embodiment can be effectively used as a light-emitting material for the light-emitting layer of the organic electroluminescence device.
  • the compound represented by general formula (1) contains a delayed fluorescence material that emits delayed fluorescence. That is, the present embodiment includes the invention of a delayed phosphor having a structure represented by the general formula (1), the invention of using the compound represented by the general formula (1) as a delayed phosphor, and the general formula (1 ) is used to emit delayed fluorescence.
  • An organic electroluminescence device using the compound as a light-emitting material is characterized by emitting delayed fluorescence and high luminous efficiency. The principle of its features can be explained below.
  • an organic electroluminescence device carriers are injected into the light-emitting material from both positive and negative electrodes to generate an excited light-emitting material and emit light.
  • carriers are injected into the light-emitting material from both positive and negative electrodes to generate an excited light-emitting material and emit light.
  • 25% of generated excitons are excited to an excited singlet state, and the remaining 75% are excited to an excited triplet state. Therefore, the use of phosphorescence, which is light emission from the excited triplet state, has a higher energy utilization efficiency.
  • the excited triplet state has a long lifetime, energy deactivation occurs due to saturation of the excited state and interaction with excitons in the excited triplet state, and generally the quantum yield of phosphorescence is often not high.
  • the emission is from the excited singlet, the emission is at the same wavelength as the fluorescence, but the lifetime of the light generated by the reverse intersystem crossing from the excited triplet state to the excited singlet state (luminescence lifetime) is usually Since it is longer than the fluorescence and phosphorescence of , it is observed as fluorescence delayed from these. This can be defined as delayed fluorescence. If such a thermally activated exciton transfer mechanism is used, the ratio of the compound in the excited singlet state, which is usually generated only 25%, can be increased to 25% or more by undergoing thermal energy absorption after carrier injection. It can be lifted. If a compound that emits strong fluorescence and delayed fluorescence even at a low temperature of less than 100 ° C. is used, the heat of the element sufficiently causes intersystem crossing from the excited triplet state to the excited singlet state, and the delayed fluorescence is emitted. Luminous efficiency can be dramatically improved.
  • the compound represented by the general formula (1) of the present embodiment may function as a so-called assist dopant to assist light emission of other light-emitting materials contained in the light-emitting layer. That is, the compound represented by the general formula (1) of the present embodiment contained in the light-emitting layer has the lowest excited singlet energy level of the host material contained in the light-emitting layer and the lowest excited singlet energy level of the other light-emitting materials contained in the light-emitting layer. It may have the lowest excited singlet energy level between the excited singlet energy levels.
  • the organic electroluminescence element has a structure containing at least an anode, a cathode, and an organic layer formed between the anode and the cathode.
  • the organic layer includes at least a light-emitting layer, and may consist of only the light-emitting layer, or may have one or more organic layers in addition to the light-emitting layer.
  • Such other organic layers can include hole transport layers, hole injection layers, electron blocking layers, hole blocking layers, electron injection layers, electron transport layers, exciton blocking layers, and the like.
  • the hole transport layer may be a hole injection transport layer having a hole injection function
  • the electron transport layer may be an electron injection transport layer having an electron injection function.
  • FIG. 19 shows a structural example of a specific organic electroluminescence element.
  • 10 is an organic electroluminescence element
  • 11 is a substrate
  • 12 is an anode
  • 13 is a hole injection layer
  • 14 is a hole transport layer
  • 15 is a light emitting layer
  • 16 is an electron transport layer
  • 17 is a cathode.
  • the organic electroluminescence element of this embodiment is preferably supported by a substrate.
  • the substrate is not particularly limited as long as it is conventionally commonly used in organic electroluminescence devices, and for example, substrates made of glass, transparent plastic, quartz, silicon or the like can be used.
  • the anode in the organic electroluminescence element is preferably formed from an electrode material of a metal, alloy, or electrically conductive compound having a large work function (4 eV or more), or a mixture thereof.
  • electrode materials include metals such as Au, conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 and ZnO.
  • a material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) that is amorphous and capable of forming a transparent conductive film may also be used.
  • a thin film may be formed from these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering, and a pattern of a desired shape may be formed by photolithography.
  • a pattern may be formed through a mask having a desired shape during vapor deposition or sputtering of the electrode material.
  • a coatable material such as an organic conductive compound
  • a wet film forming method such as a printing method or a coating method may be used.
  • the transmittance is desirably higher than 10%, and the sheet resistance of the anode is preferably several hundred ⁇ /m 2 or less.
  • the film thickness depends on the material, it can usually be selected in the range of 10 to 1,000 nm, preferably 10 to 200 nm.
  • the cathode is made of a metal with a small work function (4 eV or less) (referred to as an electron-injecting metal), an alloy or an electrically conductive compound with a small work function (4 eV or less), or a mixture thereof as an electrode material. things are preferred. Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloys, magnesium, lithium, magnesium/copper mixtures, magnesium/silver mixtures, magnesium/aluminum mixtures, magnesium/indium mixtures, aluminum/aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, indium, lithium/aluminum mixtures, rare earth metals and the like.
  • a mixture of an electron injection metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function value than the electron injection metal such as a magnesium/silver mixture, Magnesium/aluminum mixtures, magnesium/indium mixtures, aluminum/aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium/aluminum mixtures, aluminum and the like are suitable.
  • the cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance of the cathode is preferably several hundred ⁇ /m 2 or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 ⁇ m, preferably 50 to 200 nm.
  • the anode or the cathode of the organic electroluminescence element is transparent or semi-transparent because the emission luminance is improved.
  • a transparent or semi-transparent cathode can be formed. can be made.
  • the light-emitting layer is a layer that emits light after recombination of holes and electrons injected from the anode and the cathode to generate excitons, and a light-emitting material alone may be used for the light-emitting layer. , preferably comprising a light-emitting material and a host material.
  • the luminescent material one or more selected from the compound group of the present embodiment represented by general formula (1) can be used. In order for the organic electroluminescence device of this embodiment to exhibit high luminous efficiency, it is important to confine singlet excitons and triplet excitons generated in the luminescent material in the luminescent material.
  • a host material in addition to the light-emitting material in the light-emitting layer.
  • the host material an organic compound having at least one of excited singlet energy and excited triplet energy higher than that of the light-emitting material of this embodiment can be used.
  • singlet excitons and triplet excitons generated in the light-emitting material of the present embodiment can be confined in the molecules of the light-emitting material of the present embodiment, and the luminous efficiency can be sufficiently obtained.
  • light emission is generated from the light-emitting material of this embodiment contained in the light-emitting layer.
  • This emission includes both fluorescence emission and delayed fluorescence emission.
  • part or part of the light emission may be light emission from the host material.
  • the amount of the compound of the present embodiment, which is a light-emitting material, contained in the light-emitting layer is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, and It is preferably 50% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, and even more preferably 10% by weight or less.
  • the host material in the light-emitting layer is preferably an organic compound that has a hole-transporting ability and an electron-transporting ability, prevents emission from having a longer wavelength, and has a high glass transition temperature.
  • An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to reduce driving voltage and improve luminance of light emission. and between the cathode and the light-emitting layer or electron-transporting layer. An injection layer can be provided as required.
  • a blocking layer is a layer capable of blocking diffusion of charges (electrons or holes) and/or excitons present in the light-emitting layer out of the light-emitting layer.
  • An electron blocking layer can be disposed between the light-emitting layer and the hole-transporting layer to block electrons from passing through the light-emitting layer toward the hole-transporting layer.
  • a hole-blocking layer can be disposed between the light-emitting layer and the electron-transporting layer to block holes from passing through the light-emitting layer toward the electron-transporting layer. Blocking layers can also be used to block excitons from diffusing out of the emissive layer.
  • each of the electron blocking layer and the hole blocking layer can also function as an exciton blocking layer.
  • the term "electron blocking layer” or “exciton blocking layer” as used herein is used to include a layer having the functions of an electron blocking layer and an exciton blocking layer.
  • a hole-blocking layer has the function of an electron-transporting layer in a broad sense.
  • the hole-blocking layer transports electrons while blocking holes from reaching the electron-transporting layer, thereby improving the recombination probability of electrons and holes in the light-emitting layer.
  • the material for the hole-blocking layer the material for the electron-transporting layer, which will be described later, can be used as needed.
  • the electron blocking layer has a function of transporting holes in a broad sense.
  • the electron-blocking layer has the role of transporting holes while blocking the electrons from reaching the hole-transporting layer, thereby improving the probability of recombination of electrons and holes in the light-emitting layer. .
  • the exciton-blocking layer is a layer that prevents excitons generated by the recombination of holes and electrons in the light-emitting layer from diffusing into the charge-transporting layer. It becomes possible to efficiently confine them in the light-emitting layer, and the light-emitting efficiency of the device can be improved.
  • the exciton blocking layer can be inserted either on the anode side or the cathode side adjacent to the light-emitting layer, or both can be inserted at the same time. That is, when the exciton blocking layer is provided on the anode side, the layer can be inserted between the hole transport layer and the light-emitting layer, adjacent to the light-emitting layer.
  • the anode and the exciton blocking layer adjacent to the anode side of the light emitting layer there may be a hole injection layer, an electron blocking layer, or the like, and the cathode and the exciton blocking layer adjacent to the cathode side of the light emitting layer may be provided.
  • An electron injection layer, an electron transport layer, a hole blocking layer, and the like can be provided between the electron blocking layer.
  • the blocking layer at least one of the excited singlet energy and excited triplet energy of the material used as the blocking layer is preferably higher than the excited singlet energy and excited triplet energy of the light-emitting layer, respectively.
  • the hole-transporting layer is made of a hole-transporting material having a function of transporting holes, and the hole-transporting layer can be provided as a single layer or multiple layers.
  • the hole-transporting material has either hole injection or transport or electron blocking properties, and may be either organic or inorganic.
  • Examples of known hole transport materials that can be used include triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, carbazole derivatives, indolocarbazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, Examples include amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, especially thiophene oligomers.
  • Aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds are preferably used, and aromatic tertiary amine compounds are more preferably used.
  • the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and the electron transport layer can be provided as a single layer or multiple layers.
  • the electron-transporting material (which may also serve as a hole-blocking material) should have the function of transmitting electrons injected from the cathode to the light-emitting layer.
  • Electron-transporting layers that can be used include, for example, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, and the like.
  • a thiadiazole derivative in which an oxygen atom in the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron-withdrawing group can also be used as the electron-transporting material.
  • polymer materials in which these materials are introduced into the polymer chain or these materials are used as the main chain of the polymer can also be used.
  • the compound represented by general formula (1) may be used not only in the light-emitting layer, but also in layers other than the light-emitting layer.
  • the compound represented by general formula (1) used in the light-emitting layer and the compound represented by general formula (1) used in layers other than the light-emitting layer may be the same or different.
  • the injection layer, the blocking layer, the hole blocking layer, the electron blocking layer, the exciton blocking layer, the hole transporting layer, the electron transporting layer, etc. may also use the compound represented by the general formula (1). .
  • a method for forming these layers is not particularly limited, and they may be formed by either a dry process or a wet process.
  • the compound can be added as a stabilizing material.
  • the organic electroluminescence device produced by the method described above emits light by applying an electric field between the anode and cathode of the obtained device. At this time, in the case of light emission due to excited singlet energy, light having a wavelength corresponding to the energy level is confirmed as fluorescence emission and delayed fluorescence emission. In the case of luminescence due to excited triplet energy, light having a wavelength corresponding to the energy level is confirmed as phosphorescence. Since normal fluorescence has a shorter fluorescence lifetime than delayed fluorescence emission, the emission lifetime can be distinguished between fluorescence and delayed fluorescence.
  • the organic electroluminescence element of this embodiment can be applied to any of a single element, an element having a structure arranged in an array, and a structure in which anodes and cathodes are arranged in an XY matrix.
  • an organic light-emitting device with greatly improved luminous efficiency in the NIR region can be obtained.
  • the organic light-emitting device such as the organic electroluminescence device of this embodiment can be applied to various uses. For example, it is possible to manufacture an organic electroluminescence display device using the organic electroluminescence element of the present embodiment. company) can be referred.
  • the organic electroluminescent device of this embodiment can also be applied to bioimaging, medical cameras, sensors, security cameras, night vision displays and information protection displays.
  • the compound represented by general formula (1) exhibits a high fluorescence quantum yield and has improved NIR emission properties. They can be used both in solution, especially in organic solvents, and in the solid state.
  • the compounds represented by the general formulas (1), (4), (5) and (6) are useful in bioimaging, especially in cell imaging, as sensors of volatile acids/bases, in photodynamic therapy, in Alzheimer's disease. They are useful in diagnostics, in theranostics, as optical sensors for anaerobic environments, in display and telecommunication technology, especially in solar cells as electron donors, as emitters in organic semiconductor lasers. They can represent fluorescent reporters of human ⁇ -amyloid peptides produced in neural tissue and blood in the course of Alzheimer's disease and can therefore be used for diagnosis of Alzheimer's disease.
  • the present embodiment also provides an organic semiconductor laser containing the compound represented by general formula (1).
  • the compound of general formula (1) is useful as a material used for the light-emitting layer (light amplification layer) of an organic semiconductor laser.
  • the light-emitting layer may contain two or more compounds of general formula (1), it preferably contains only one compound of general formula (1).
  • the emissive layer may contain a host material.
  • a preferred host material has sufficient spectral overlap between its fluorescence spectrum and the absorption spectrum of the compound of general formula (1) contained in the light-emitting layer, so that the host material to the compound of general formula (1) of effective Forster-type energy transfer can occur. Examples of preferred host materials are the same as those exemplified by chemical formulas as "preferred examples of compounds that can be used as the host material of the light-emitting layer" above.
  • the concentration of the compound of general formula (1) in the light-emitting layer is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and still more preferably 3% by mass or more in 100% by mass of the light-emitting layer. included.
  • the upper limit of the concentration of the compound of formula (1) is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less. The lower limit and upper limit can be combined arbitrarily.
  • the organic semiconductor laser of this embodiment has an optical resonator structure.
  • the optical cavity structure can be a one-dimensional cavity structure or a two-dimensional cavity structure.
  • two-dimensional resonator structures include a circulator resonator structure and a whispering gallery type optical resonator structure.
  • Distributed feedback (DFB) structures and distributed Bragg reflector (DBR) structures can also be used.
  • DFB distributed feedback
  • a mixed-order DFB grating structure is used. That is, a mixed structure with a DFB grating structure having a different order with respect to the laser emission wavelength can be preferably used.
  • the organic semiconductor laser may further include an external optical resonator structure.
  • the optical resonator structure is preferably formed on a glass substrate. Insulating materials such as SiO2 are examples of materials that constitute the optical resonator structure.
  • the grating depth is preferably 75 nm or less, more preferably selected from the range of 10 to 75 nm. The depth may be, for example, 40 nm or more, or less than 40 nm.
  • a light emitting layer (optical amplification layer) containing the compound of general formula (1) can be formed directly on the optical resonator structure.
  • Organic semiconductor lasers are preferably encapsulated by sapphire or other materials to lower the lasing threshold and optimize heat dissipation under strong optical pumping.
  • An intermediate layer may be formed between the sapphire lid and the light emitting layer.
  • an amorphous fluorinated polymer such as CYTOP® is preferably used in the intermediate layer.
  • Trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate (0.38 mL, 2.10 mmol) was added dropwise to a suspension of potassium trifluoro(trifluoromethyl)borate (0.368 g, 2.09 mmol) in acetonitrile (10 mL) cooled to 0°C with ice. and stirred at 0° C. for 0.5 hours under a nitrogen atmosphere. After that, 3-phenyl-2,4-pentanedione (0.185 g, 1.05 mmol) was added to the reaction solution, the temperature was raised to room temperature, and the mixture was stirred for three nights under a nitrogen atmosphere.
  • Morpholine (0.045 mL, 0.52 mmol) was further added to the reaction solution, and the mixture was stirred at 70° C. for 1.5 hours under nitrogen atmosphere. After cooling the reaction solution to room temperature, it was concentrated and the residue was purified with a silica gel column (dichloromethane-toluene). 489 g, 35%).
  • Fluorobis(pentafluorophenyl)borane diethyl ether complex (2.3356 g, 5.332 mmol) was added to a solution of 3-phenyl 2,4-pentanedione (0.2439 g, 1.38 mmol) in dichloromethane (10 mL), and a nitrogen atmosphere was established. The mixture was stirred at room temperature for two nights. The reaction solution was concentrated and the residue was passed through a silica gel column (hexane-ethyl acetate) to obtain Intermediate 2 represented by the following formula as a crude product.
  • potassium trifluoro(trifluoromethyl)borate (0.600 g, 3.41 mmol)
  • trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate (0.62 mL, 3.43 mmol)
  • 3-phenyl-2,4-pentane Dione 0.15 g, 1.79 mmol
  • 5-(diphenylamino)thiophene-2-carbaldehyde 0.96 g, 3.57 mmol
  • tributyl borate (1.14 mL, 4.26 mmol
  • morpholine 0.315 g, 1.79 mmol.
  • Figures 1 and 2 show the normalized electronic absorption and emission (PL) spectra of DCM and Tol solutions of compound 1, respectively.
  • Table 1 shows absorption wavelength ⁇ abs (nm), emission (PL) wavelength ⁇ em (nm), Stokes shift ⁇ ST (cm ⁇ 1) and quantum yield ⁇ f (%).
  • the absorption spectrum was measured with an ultraviolet-visible spectrophotometer LAMBMA950 (manufactured by PerkinElmer Japan Co., Ltd.), the emission (PL) spectrum was measured with a spectrofluorophotometer FP-8600 (manufactured by JASCO Corporation), and the quantum yield was the absolute PL quantum yield. It was measured using a measuring device (manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.).
  • Example 1 A solution was prepared in the same manner as in Example 1 for compound 10.
  • the normalized electronic absorption and emission (PL) spectra of DCM and Tol solutions are shown in FIGS. 3 and 4.
  • Table 9 shows absorption wavelength ⁇ abs (nm), emission (PL) wavelength ⁇ em (nm), Stokes shift ⁇ ST (cm ⁇ 1) and quantum yield ⁇ f (%).
  • Example 2 Thin film 82 ⁇ L of a 5 mg/mL compound 1 chloroform solution and 338 ⁇ L of a 35 mg/mL 4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,10-biphenyl (CBP) chloroform solution were mixed. The solution was spin-coated onto a pre-cleaned quartz substrate to form a thin film with a thickness of 200 nm. The concentration of Compound 1 in the thin film is 3% by weight. When this thin film was irradiated with light at room temperature, luminescence was observed.
  • FIG. 5 shows the normalized electronic absorption and emission (PL) spectra of thin films of Compound 1.
  • Table 10 shows absorption wavelength ⁇ abs (nm), emission (PL) wavelength ⁇ em (nm) and photoluminescence quantum yield PLQY ( ⁇ f) (%).
  • the absorption spectrum was measured with an ultraviolet-visible spectrophotometer LAMBMA950 (manufactured by PerkinElmer Japan Co., Ltd.), the emission (PL) spectrum was measured with a spectrofluorophotometer FP-8600 (manufactured by JASCO Corporation), and the quantum yield was the absolute PL quantum yield. It was measured using a measuring device (manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.).
  • the absorption peak wavelengths of compounds 1 to 9 correspond to the transition accompanied by charge transfer from the ground state (S0) to the first singlet excited state (S1). Excitation of compounds 1-9 at 340 nm resulted in emission (PL) peak wavelengths of 713 nm, 748 nm, 727 nm, 716 nm, 754 nm, 750 nm, 773 nm, 797 nm and 770 nm, respectively, with PLQYs of 55%, 23%, 53%, 59%, 42%, 37%, 11%, 8% and 7%. Compounds 1, 3 and 4 had similar PLQYs and longer emission (PL) peak wavelengths than Compound 10 (Comparative Example 2, described later).
  • Compounds 2 and 5 to 9 had a lower PLQY than compound 10 (described later), but the emission (PL) peak wavelength was as long as 30 to 90 nm.
  • Compounds 1 to 9 are superior to Compound 10 in this respect because the longer the wavelength of the emitted light, the better the linearity and the lower the invasiveness to the living body.
  • FIG. 6 shows the results of measuring the normalized electronic absorption and emission (PL) spectra of the thin film when the concentration of Compound 10 in the thin film was 3% by weight.
  • Table 12 shows the absorption wavelength ⁇ abs (nm), the emission (PL) wavelength ⁇ em (nm), and the photoluminescence quantum yield PLQY ( ⁇ f) (%).
  • the absorption peak wavelength of compound 10 is 617 nm, which corresponds to the transition accompanied by charge transfer from the ground state (S0) to the first singlet excited state (S1). Excitation of compound 10 at 340 nm gave an emission (PL) peak wavelength of 703 nm with a PLQY of 56%. Compared to compounds 1-9, the absorption and emission (PL) wavelengths in thin films of compound 10 are shortened. Also, the PLQY of compound 10 was comparable to compounds 1, 3 and 4.
  • Example 3 ASE Properties Thin films of compounds 1-9 prepared in Example 2 were used to evaluate their potential for organic semiconductor lasers.
  • the thin film was photoexcited by a pulsed nitrogen laser NL100 (Stanford Research Systems, Inc.) at 337 nm, where the CBP host strongly absorbs the light.
  • the pulse width of the pump laser is approximately 3.5 ⁇ m. 5 ns and its repetition frequency is 20 Hz.
  • Pump intensity is controlled using a set of neutral density filters.
  • the pump beam is focused into a 0.5 cm x 0.2 cm stripe.
  • the emission (PL) spectrum from the edge of the organic layer was measured using an optical fiber connected to a charge-coupled device spectrometer.
  • the experimental setup is represented schematically in FIG. Luminescence was detected using a PMA-50 multichannel spectrometer (Hamamatsu Photonics Co., Ltd.).
  • FIG. 8 shows the emission spectra around the ASE threshold of a blend film of CBP:Compound 1 (97:3 wt%).
  • FIG. 9 shows the emission spectra of blend films of Compound 1 with 3 wt % CBP measured at various pump intensities below and above threshold. At low excitation intensities, the PL spectra were broad and independent of pump intensity. At high excitation intensities, ASE occurred and spectral narrowing of the emission band was observed. Beyond the ASE threshold, the full width at half maximum (FWHM) decreased to 35 nm for this sample. This ASE effect is due to spontaneously emitted photons, which are guided in the film and amplified by stimulated emission.
  • FIG. 9 shows the emission spectra of blend films of Compound 1 with 3 wt % CBP measured at various pump intensities below and above threshold. At low excitation intensities, the PL spectra were broad and independent of pump intensity. At high excitation intensities, ASE occurred and spectral narrowing of the emission band was
  • FIG. 11 shows the emission spectra around the ASE threshold of a blend film of CBP:Compound 10 (97:3 wt %).
  • FIG. 12 shows the emission spectra of blend films of compound 10 with 3 wt % CBP measured at various pump intensities below and above threshold. Beyond the ASE threshold, the full width at half maximum (FWHM) decreased to 35 m for this sample.
  • FIG. 13 shows the output light intensity (left vertical axis) and full width at half maximum (right vertical axis) emitted from the edge of the blend film as a function of excitation intensity. The abrupt change in slope efficiency is directly related to the ASE threshold.
  • the ASE threshold was determined to be about 1.5 ⁇ J/cm 2 .
  • Table 15 summarizes the ASE wavelength ⁇ ASE (nm), full width at half maximum (FWHM) (nm), and ASE threshold (Eth) ( ⁇ J/cm 2 ) of Compound 5.
  • the ASE wavelength of compound 10 is 756 nm, which is shorter than that of compounds 1-9. This reflects the difference in emission (PL) wavelength observed in Example 2 and Comparative Example 2.
  • DFB laser Distributed feedback laser
  • a resist layer with a thickness of about 70 nm from ZEP520A-7 solution (Nippon Zeon Co., Ltd.) was spin-coated onto the substrate at 4,000 rpm for 30 seconds and baked at 180° C. for 240 seconds.
  • a JBX-5500SC system (JEOL) was used to perform electron beam lithography to write a grating pattern on the resist layer. After electron beam irradiation, the pattern was developed in a developer (ZEDN50, Nippon Zeon Co., Ltd.) at room temperature.
  • the substrate was plasma etched with CHF3 using a FA-1EA etching system (SAMCO) using the patterned resist layer as an etching mask.
  • SAMCO FA-1EA etching system
  • DFB substrates were cleaned by conventional sonication. Compounds 1, 2, 5 and 4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,10-biphenyl (CBP) (weight ratio, 3:97) in chloroform solution (concentration is the same as in Example 2) were applied to the DFB substrate.
  • a light-emitting layer was formed by spin coating on the After forming a CYTOP polymer layer directly on top of the structure, it was covered with a sapphire lid with a thermal conductivity of 25 Wm-1K-1 at 300 K and glass/SiO2/3 wt% compounds 1, 2, 5: CBP/CYTOP A mixed-order DFB laser with a structure of /sapphire lid was fabricated (Fig. 14).
  • FIG. 17 shows the emission spectrum of the organic DFB laser containing compound 10 measured perpendicular to the surface.
  • FIG. 18 shows a plot of emission intensity (left vertical axis) and full width at half maximum (right vertical axis) versus excitation intensity.
  • the diffraction grating period (A2) (nm), DFB laser wavelength ⁇ DFB (nm), full width at half maximum (FWHM) (nm), and lasing threshold (Eth) ( ⁇ J/cm) of the grating used for Compound 10 are shown. Summarize in 17.
  • the wavelength at the minimum threshold of the DFB laser of compound 10 is shorter than that of compounds 1, 2, and 5. This reflects the difference in ASE wavelength of both compounds observed in Example 3 and Comparative Example 3.

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Abstract

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、下記一般式(1)で表される化合物を含有する。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子、薄膜、化合物、遅延蛍光発光体および有機半導体レーザー
 本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、薄膜、化合物、遅延蛍光発光体および有機半導体レーザーに関する。
 可視スペクトル領域の有機エレクトロルミネッセンス素子は著しい進歩を遂げている。近年、近赤外(NIR)領域(すなわち、700~2500nm)で発光する有機エレクトロルミネッセンス素子への関心が高まっている。これらのNIR有機エレクトロルミネッセンス素子の潜在的な用途は、バイオイメージング、医療用カメラ、センサー、防犯カメラ、暗視ディスプレイおよび情報保護ディスプレイにおいて興味深いものである。有機エレクトロルミネッセンス素子における使用において、高効率のNIR発光体が必要とされている。
 また、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する研究の中で、有機半導体レーザー素子の実現に向けた取り組みが盛んに行われている。特に、そうした有機半導体レーザー素子の実現には、自然放出増幅光(ASE:Amplified SpontaneousEmissiom)を放射する化合物の開発が必須であることから、様々な化合物のASE特性を調査し、レーザー材料として有用な化合物を見出す研究が報告されている(特許文献1~2、非特許文献1~4参照)。よりNIR領域で、ASE閾値が低いレーザー材料を得る方法として、クルクミノイド化合物を用いる方法が、報告されている(特許文献3)。
特許第5105820号公報 国際公開第2020/175624号 国際公開第2018/155724号 Kim, J.-H.; Inoue, M.; Zhao,L.; Komino, T.; Seo, S.; Ribierre, J.-C.;Adachi, C. Appl. Phys. Lett. 2015, 106,053302. Spehr, T.; Siebert, A.; Fuhrmann, T.; Salbeck, J. Org. Electron. 2003,4, 61. Varghese, S.; Yoon, S.-J.; Calzado, E. M.; Casado, S.; Boj, P. G.; Diaz-Garcia, M. A.; Resel, R.; Fischer, R.;Milian-Medina, B.; Wannemacher, R.; Park, S. Y.; Gierschner, J. Adv. Mater. 2012, 24, 6473. Sandanayaka, A. S. D.; Matsushima, T.; Bencheikh, F.; Terakawa, S.; Potscavage, J. W. J.; Qin, C.; Fujihara,T.; Goushi, K.; Ribierre, J.-C.; Adachi,C. Appl. Phys. Express 2019, 12, 061010.
 しかしながら、特許文献3に記載された化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子に用いるためのNIR発光体の発光特性、および有機半導体レーザー実現に向けたNIR発光体のASE閾値の低値化は十分に満足するものではなかった。
 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、発光特性に優れ、かつ、NIR発光体のASE閾値の低値化に優れた有機半導体レーザーを実現できる化合物、薄膜、遅延蛍光発光体、有機エレクトロルミネッセンス素子を提供するものである。すなわち、本発明は、以下に示すことができる。
[1] 一般式(1)で表される化合物を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
(一般式(1)中、XおよびXはそれぞれ独立してハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表し、XおよびXの少なくとも一方はハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表す。
~Rはそれぞれ独立して水素原子または置換基を表し、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRは一緒になって環を表してもよい。
は、下記一般式(2)または一般式(3)で表される基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(一般式(2)中、Arはアリーレン基、アリール置換アリーレン基、ヘテロアリール置換アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アリール置換ヘテロアリーレン基またはヘテロアリール置換ヘテロアリーレン基を表し、Rは置換基を表す。複数存在するRは同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのRは電子供与基である。
n8は1からArにおける置換可能な数までの整数を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(一般式(3)中、R~R13は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表し、pは0または1~2の整数を表す。))
[2] 前記一般式(1)で表される化合物は下記一般式(4)で表される化合物である、[1]に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(一般式(4)中、X、X、およびR~Rは一般式(1)と同義である。
ArおよびArは、それぞれ独立してアリーレン基、アリール置換アリーレン基、ヘテロアリール置換アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アリール置換ヘテロアリーレン基またはヘテロアリール置換ヘテロアリーレン基を表す。RおよびR、RおよびRは、一緒になって環を形成してもよく、RはArと結合して環を形成してもよく、RはArと結合して環を形成してもよい。
14およびR15はそれぞれ独立して置換基を表し、複数存在するR14は同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのR14は電子供与基であり、複数存在するR15は同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのR15は電子供与基である。
n14は1からArにおける置換可能な数までの整数を表し、n15は1からArにおける置換可能な数までの整数を表す。)
[3] 前記一般式(4)中、R14およびR15の少なくとも1つが、置換または非置換ジアリールアミノ基である、[2]に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[4] 前記一般式(4)中、ArおよびArが、それぞれ独立してベンゼン構造、ナフタレン構造、アントラセン構造またはフルオレン構造からなる、[2]または[3]に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[5] 前記一般式(1)で表される化合物は下記一般式(5)で表される化合物である、[1]~[4]のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
(一般式(5)中、X、X、およびR~Rは前記一般式(1)と同義である。
Ar~Arは、それぞれ独立して置換または非置換のアリール基を表し、複数存在する各Arおよび各Arは同じであっても異なっていてもよく、複数存在する各Arおよび各Arは同じであっても異なっていてもよい。
16およびR17はそれぞれ独立して置換または非置換のジアリールアミノ基以外の置換基を表し、複数存在するR16およびR17は同じであっても異なっていてもよい。
16およびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR17は、一緒になって環を形成してもよい。
n16およびn18はそれぞれ独立して0または1以上の整数を表し、n17およびn19はそれぞれ独立して1以上の整数を表し、n16+n17は1~5の整数であり、n18+n19は1~5の整数である。)
[6] Rが、水素原子、置換または非置換アルキル基、置換または非置換アリール基、置換または非置換ヘテロアリール基、置換または非置換アルコキシカルボニル基、置換または非置換アリールオキシカルボニル基、ハロゲン原子、または二フッ化ホウ素ジケトナート環を含有する基である、[1]~[5]のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[7] RおよびR、またはRおよびRが一緒になって環を形成している、
[1]~[6]のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[8] 前記一般式(1)で表される化合物は下記一般式(6)で表される化合物である、[1]に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(一般式(6)中、X、X、およびR~Rは一般式(1)と同義である。
1’およびX2’はハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表し、X1’およびX2’の少なくとも一方はハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表す。
2’~R6’は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表す。
18およびR19はそれぞれ独立して以下のA群のうちの1つを表し、R18およびR、RおよびR、RおよびR、R19およびR2‘、R3’およびR4‘、およびR4’およびR5‘は一緒になって環を形成してもよく、RはAと結合して環を形成してもよく、R6’はAと結合して環を形成してもよい。
Aは下記一般式(7)または(9)で表される連結基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
(一般式(7)中、nは0または1~4の整数であり、mは0または1であり、A’は1~12個の炭素原子を有するアルコキシ基を表し、A’’は下記式(8)で表される基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
(一般式(8)中、X1’’およびX2’’はハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表し、X1’’およびX2’’の少なくとも一方はハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表し、R2‘’~R6‘’は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表し、R20は以下のA群のうちの1つを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
(式中、Rはそれぞれ独立して、水素原子、1~12個の炭素原子を有する置換または非置換のアルキル基、6~10個の炭素原子を有する置換または非置換のアリール基、または置換または非置換のヘテロアリール基を表す。)))
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(一般式(9)中、R~R12およびpは一般式(3)と同義である。))
[9] 遅延蛍光を発光する、[1]~[8]のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[10] 700~1,500nmの範囲で極大発光波長を示す、[1]~[9]のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[11] [1]~[10]のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含む有機半導体レーザー。
[12] 前記有機半導体レーザーが一次ブラッグ散乱領域に囲まれた二次ブラッグ散乱領域からなる光共振器構造を有する[11]に記載の有機半導体レーザー。
[13] 基材上に、[1]に記載の一般式(1)で表される化合物、[2]に記載の一般式(4)で表される化合物、[5]に記載の一般式(5)で表される化合物、または[8]に記載の一般式(6)で表される化合物を含有する層を有する薄膜。
[14] 下記一般式(10)で表される化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
(一般式(10)中、X、X、およびR~Rは一般式(1)と同義である。
ArおよびArは、それぞれ独立してアリーレン基、アリール置換アリーレン基、ヘテロアリール置換アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アリール置換ヘテロアリーレン基またはヘテロアリール置換ヘテロアリーレン基を表す。RおよびR、RおよびRは、一緒になって環を形成してもよく、RはArと結合して環を形成してもよく、RはArと結合して環を形成してもよい。
14およびR15はそれぞれ独立してアリール基を含む置換基を表し、複数存在するR14は同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのR14はアリール基を含む電子供与基であり、複数存在するR15は同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのR15はアリール基を含む電子供与基である。
n14は1からArにおける置換可能な数までの整数を表し、n15は1からArにおける置換可能な数までの整数を表す。)
[15] 前記一般式(10)中、R14およびR15の少なくとも1つが、置換または非置換ジアリールアミノ基である、[14]に記載の化合物。
[16] 下記式(11)で表される化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
(一般式(11)中、X、X、およびR~Rは前記一般式(1)と同義である。
Ar~Arは、それぞれ独立して置換または非置換のアリール基を表し、複数存在する各Arおよび各Arは同じであっても異なっていてもよく、複数存在する各Arおよび各Arは同じであっても異なっていてもよい。
16およびR17はそれぞれ独立して置換または非置換のジアリールアミノ基以外の置換基を表し、複数存在するR16およびR17は同じであっても異なっていてもよい。
16およびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR17は、一緒になって環を形成してもよい。
n16およびn18はそれぞれ独立して0または1以上の整数を表し、n17およびn19はそれぞれ独立して1以上の整数を表し、n16+n17は1~5の整数であり、n18+n19は1~5の整数である。)
[17] [14]~[16]のいずれかに記載の化合物を含む遅延蛍光発光体。
[18] [14]~[16]のいずれかに記載の化合物を含む有機半導体レーザー。
[19] 前記有機半導体レーザーが一次ブラッグ散乱領域に囲まれた二次ブラッグ散乱領域からなる光共振器構造を有する[18]に記載の有機半導体レーザー。
 本発明によれば、発光特性に優れ、かつ、NIR発光体のASE閾値の低値化に優れた有機半導体レーザーを実現できる化合物、薄膜、遅延蛍光発光体、有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。
図1は、実施例1における化合物1のジクロロメタン(DCM)溶液の正規化電子吸収と発光(PL)スペクトルである。 図2は、実施例1における化合物1のトルエン(Tol)溶液の正規化電子吸収と発光(PL)スペクトルである。 図3は、比較例1における化合物10のジクロロメタン(DCM)溶液の正規化電子吸収と発光(PL)スペクトルである。 図4は、比較例1における化合物10のトルエン(Tol)溶液の正規化電子吸収と発光(PL)スペクトルである。 図5は、実施例2における化合物1の薄膜の正規化電子吸収および発光(PL)スペクトルである。 図6は、比較例2における化合物10の薄膜の正規化電子吸収および発光(PL)スペクトルである。 図7は、実施例3における化合物1~9の薄膜のASE特性評価試験の構成図である。 図8は、実施例3における、CBP:化合物1(97:3重量%)のブレンド膜のASEしきい値前後の発光スペクトルである。 図9は、実施例3における、しきい値を下回るか、上回る様々なポンプ強度で測定された化合物1の3重量%のCBPとのブレンド膜の発光スペクトルである。 図10は、実施例3における、励起強度の関数として、化合物1の3重量%のCBPとのブレンド膜の端部から放出された出力光強度(左縦軸)および半値全幅(右縦軸)を示すグラフである。 図11は、比較例3における、CBP:化合物10(97:3重量%)のブレンド膜のASEしきい値前後の発光スペクトルである。 図12は、比較例3における、しきい値を下回るか、上回る様々なポンプ強度で測定された化合物10の3重量%のCBPとのブレンド膜の発光スペクトルである。 図13は、比較例3における、励起強度の関数として、化合物10の3重量%のCBPとのブレンド膜の端部から放出された出力光強度(左縦軸)および半値全幅(右縦軸)を示すグラフである。 図14は、実施例4で製造された混合次数DFBレーザーの概略断面図である。 図15は、実施例4において、化合物1を含む有機DFBレーザーの表面に対して垂直に測定された発光スペクトルである。 図16は、実施例4において、化合物1を含む有機DFBレーザーの励起強度の関数として発光強度(左縦軸)および半値全幅(右縦軸)がプロットされたグラフである。 図17は、比較例4において、化合物10を含む有機DFBレーザーの表面に対して垂直に測定された発光スペクトルである。 図18は、比較例4において、化合物10を含む有機DFBレーザーの励起強度に対する発光強度(左縦軸)および半値全幅(右縦軸)がプロットされたグラフである。 図19は、有機エレクトロルミネッセンス素子の構造例を示す図である。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、例えば「1~10」は特に断りがなければ「1以上」から「10以下」を表す。
 本実施形態において、アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状または環状のいずれでもよく、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましい。アルキル基は、好ましくは1~20個の炭素原子、より好ましくは1~12個の炭素原子、さらに好ましくは1~8個の炭素原子、さらに好ましくは1~6個の炭素原子を有する(例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基およびn-ドデシル基)。
 環状アルキル基の例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、ビシクロ[2.1.1]ヘキシル基およびビシクロ[2.2.1]ヘプチル基が挙げられる。アルキル基は置換されていてもよい。この場合の置換基の例としては、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、ジアリールアミノ基(9-カルバゾリル基など)およびシアノ基が挙げられ、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基が好ましい。
 本実施形態において、アルケニル基は、直鎖状、分岐鎖状または環状のいずれでもよく、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましい。アルケニル基は、好ましくは2~20個の炭素原子、より好ましくは2~12個の炭素原子、さらに好ましくは2~8個の炭素原子、さらに好ましくは2~6個の炭素原子を有する。アルケニル基の例としては、ビニル基、ブタジエニル基、ヘキサトリエニル基、1-シクロヘキセニル基が挙げられる。アルケニル基は置換されていてもよい。この場合の置換基の例としては、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、ジアリールアミノ基(9-カルバゾリル基など)およびシアノ基が挙げられる。
 本実施形態において、アリール基は、単一の芳香環を含有する構造、またはが互いに縮合した2つ以上の芳香環を含有する構造を有し得る。アリール基は、好ましくは6~22個の環骨格形成炭素原子、より好ましくは6~18個の環骨格形成炭素原子、さらに好ましくは6~14個の環骨格形成炭素原子、およびさらに好ましくは6~10個の環骨格形成炭素原子を有する。
 アリール基の例としては、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-アントラニル基、2-アントラニル基、9-アントラニル基、1-フェナントリル基、2-フェナントリル基、3-フェナントリル基、4-フェナントリル基、9-フェナントリル基、1-ナフタセニル基、2-ナフタセニル基、1-ピレニル基および2-ピレニル基が挙げられる。アリール基は置換されていてもよい。この場合の置換基の例としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、ジアリールアミノ基(9-カルバゾリル基など)、およびシアノ基が挙げられ、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基が好ましい。
 本実施形態において、ヘテロアリール基は、単一のヘテロ芳香環を含有する構造、またはが互いに縮合した2つ以上のヘテロ芳香環を含有する構造を有し得る。ヘテロアリール基は、少なくとも1つのヘテロ芳香環および少なくとも1つの芳香環を含有し得る。ヘテロアリール基は、好ましくは5~22個の環骨格形成原子、より好ましくは5~18個の環骨格形成原子、さらに好ましくは5~14個の環骨格形成原子、およびさらに好ましくは5~10個の環骨格形成原子を有する。
 ヘテロアリール基の例としては、2-チエニル基、3-チエニル基、2-フリル基、3-フリル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基、4-ピリジル基、2-ピラジニル基、2-キノリル基、3-キノリル基、4-キノリル基、1-イソキノリル基および3-イソキノリル基が挙げられる。ヘテロアリール基の他の例としては、ベンゾフリル基、ピロリル基、インドリル基、イソインドリル基、アザインドリル基、ベンゾチエニル基、ピリジル基、キノリニル基、イソキノリル基、イミダゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、イソチアゾリル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、シンノリニル基、フタラジニル基およびキナゾリニル基が挙げられる。ヘテロアリール基は置換されていてもよい。この場合の置換基の例としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、ジアリールアミノ基(9-カルバゾリル基など)およびシアノ基が挙げられ、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基が好ましい。
 本実施形態において、アルコキシ基のアルキル部分については、上記のアルキル基が適用され、アリールオキシ基のアリール部分については、上記のアリール基が適用され得る。
 本実施形態において、ハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子が好ましい。
[化合物]
 本実施形態の化合物は、一般式(1)で表される構造を備える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 一般式(1)中、XおよびXはそれぞれ独立してハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表し、XおよびXの少なくとも一方はハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表す。
 XおよびXの一方がハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基であり、他方がハロゲン原子であるか、XおよびXのいずれもがハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基であることが好ましい。
 ハロゲン化アルキル基は、アルキル基の末端の炭素に1~3個のハロゲン原子が結合していてもよく、末端以外の炭素に1~2個のハロゲン原子が結合していてもよい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
 ハロゲン化アルキル基としては、具体的に、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロイソプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロsec-ブチル基、パーフルオロtert-ブチル基、パーフルオロペンチル基、トリクロロメチル基、トリブロモメチル等の炭素数1~5のハロゲン化アルキル基が挙げられ、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロイソプロピル基等の炭素数1~3のフルオロアルキル基が好ましく、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基の炭素数1~2のフルオロアルキル基がより好ましい。
 ハロゲン化アリール基は、アリール基の炭素に1から置換可能な数のハロゲン原子が結合していてもよい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
 ハロゲン化アリール基としては、具体的に、モノフルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基、パーフルオロフェニル基等のフルオロフェニル基、パーフルオロナフチル基等のフルオロナフチル基、ペンチルクロロフェニル基等のクロロフェニル基、ペンチルブロモフェニル基等のブロモフェニル基などの炭素数6~18のハロゲン化アリール基が挙げられ、トリフルオロフェニル基、パーフルオロフェニル基等のフルオロフェニル基、パーフルオロナフチル基等のフルオロナフチル基などの炭素数6~18のフルオロアリール基が好ましく、トリフルオロフェニル基、パーフルオロフェニル基等の炭素数6~18のフルオロフェニル基がより好ましい。
 R~Rはそれぞれ独立して水素原子または置換基を表す。
 R~Rの置換基としては、置換または非置換の炭素数1~16のアルキル基、置換または非置換の炭素数6~18のアリール基、置換または非置換の炭素数6~18のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素数1~16のアルコキシカルボニル基、置換または非置換の炭素数6~20のアリールオキシカルボニル基およびハロゲン原子が好ましい。好ましい実施形態において、Rは置換基であり、R、R、RおよびRは水素原子であり、Rは水素原子または置換基である。より好ましい実施形態では、Rは置換または非置換のアリール基、置換または非置換のヘテロアリール基であり、R、R、RおよびRは水素原子であり、Rは水素原子、置換または非置換の炭素数1~16のアルキル基、置換または非置換の炭素数6~18のアリール基、置換または非置換の炭素数6~18のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素数1~16のアルコキシカルボニル基、置換または非置換の炭素数6~20のアリールオキシカルボニル基、ハロゲン原子、または二フッ化ホウ素ジケトナート環を含有する基である。なお、上記の炭素数にカルボニル基の炭素原子は含まれない。
 Rは、下記式(2)または一般式(3)で表される基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 一般式(2)中、Arはアリーレン基、アリール置換アリーレン基、ヘテロアリール置換アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アリール置換ヘテロアリーレン基またはヘテロアリール置換ヘテロアリーレン基を表し、Rは置換基を表す。複数存在するRは同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのRは電子供与基である。
 n8は1からArにおける置換可能な数までの整数を表す。
 一般式(2)中のArは、アリーレン基、アリール置換アリーレン基、ヘテロアリール置換アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アリール置換ヘテロアリーレン基またはヘテロアリール置換ヘテロアリーレン基を表す。
 アリーレン基の例としては、フェニレン基、1-ナフチレン基、2-ナフチレン基、1-アントラニレン基、2-アントラニレン基および9-アントラニレン基が挙げられ、フェニレン基、1-ナフチレン基および2-ナフチレン基が好ましい。
 アリール置換アリーレン基の例としては、フェニル置換フェニレン基、フェニル置換1-ナフチレン基等が挙げられる。アリール置換アリーレン基中の2つ以上の芳香環は、直接結合、または置換または非置換のメチレン基などの連結基を介して互いに結合してさらなる環を形成し得る。
 ヘテロアリール置換アリーレン基の例としては、チエニル置換フェニレン基、チエニル置換1-ナフチレン基、フリル置換フェニレン基、フリル置換1-ナフチレン基、ベンゾチエニル置換フェニレン基、ベンゾチエニル置換1-ナフチレン基、ベンゾフリル置換フェニレン基、ベンゾフリル置換1-ナフチレン基等が挙げられる。
 ヘテロアリーレン基の例としては、チエニレン基、フリレン基、ベンゾチエニレン基、ベンゾフリレン基等が挙げられる。
 アリール置換ヘテロアリーレン基の例としては、フェニル置換チエニレン基、フェニル置換フリレン基、フェニル置換ベンゾチエニレン基、フェニル置換ベンゾフリレン基等が挙げられる。
 ヘテロアリール置換ヘテロアリーレン基の例としては、チエニル置換チエニレン基、チエニル置換フリレン基、チエニル置換ベンゾチエニレン基、チエニル置換ベンゾフリレン基、フリル置換チエニレン基、フリル置換フリレン基、フリル置換ベンゾチエニレン基、フリル置換ベンゾフリレン基、ベンゾチエニル置換チエニレン基、ベンゾチエニル置換フリレン基、ベンゾチエニル置換ベンゾチエニレン基、ベンゾチエニル置換ベンゾフリレン基、ベンゾフリル置換チエニレン基、ベンゾフリル置換フリレン基、ベンゾフリル置換ベンゾチエニレン基、ベンゾフリル置換ベンゾフリレン基等が挙げられる。
 一般式(2)中のRは、置換基を表す。置換基の例としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基(アルコキシカルボニルオキシ基など)、第1級アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルスルホニルアミノ基、アリールスルホニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホ基、スルファモイル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、イミド基、アルコキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、トリアルキルシリル基、トリアルキルシリルオキシ基、前記一般式(1)で表される化合物から誘導される1価の基などが挙げられる。これらの基は、さらに置換され得る。
 一般式(2)中のn8は、1からArにおける置換可能な位置の数までの整数を表す。n8は1~3が好ましく、1または2がより好ましい。n8が2以上のとき、各Rは同じであっても異なっていてもよい。少なくとも1つのRは電子供与基である。本実施形態において、電子供与基とは、ハメットのσp値が0未満の置換基を意味する。電子供与基は、ハメットのσp値が-0.1未満である置換基が好ましく、ハメットのσp値が-0.2未満である置換基がより好ましい。ハメットのσp値は、以下の式(I)で計算される。
式(I):σp=logKX-logKH
 式(I)中、KHは25℃の水中の安息香酸のイオン化定数を表し、KXは25℃の水中でパラ位に置換基を有する安息香酸のイオン化定数を表す。電子供与基の例としては、ヒドロキシル基、アルコキシ基、第1級アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基およびトリアルキルシリル基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 一般式(3)中、R~R13は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表す。R~R13としての置換基については、一般式(2)中のRの置換基と同義である。R~R12の置換基の好ましい例としては、アルキル基、アリール基およびヘテロアリール基が挙げられ、アルキル基がより好ましい。R13としての置換基の好ましい例としては、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、および前記一般式(1)の化合物から誘導される1価の基が挙げられ、アルケニル基、前記1価の基がより好ましい。これらのアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルケニル基およびアルキニル基はさらに置換され得る。一般式(3)の好ましい実施形態において、R~R12は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基であり、R13は置換基である。一般式(3)のより好ましい実施形態において、R~R12は独立して水素原子であり、R13は置換または非置換のアルケニル基である。
 一般式(3)中のpは、0~2の整数である。
 RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRは一緒になって環を表してもよい。
 RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRは、一緒になって置換または非置換のアルキレン基、置換または非置換のアルケニレン基、または置換または非置換のアルキニレン基であることが好ましく、より好ましくは置換または非置換のアルキレン基、または置換または非置換のアルケニレン基であり、さらに好ましくは置換または非置換のアルキレン基である。
 アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基において置換され得る置換基の例としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基が挙げられる。RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRは、一緒になって、好ましくは4~10個の環骨格形成原子を有する環、より好ましくは5~8個の環骨格形成原子を有する環、さらに好ましくは5~7個の環骨格形成原子を有する環を形成する。環の例としては、シクロペンタン環、シクロヘキサン環およびシクロヘプタン環が挙げられる。
 RおよびR、またはRおよびRが一緒になって環を形成していることが好ましい。
 一般式(1)で表される前記化合物は、下記一般式(4)で表される化合物を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 一般式(4)中、X、X、およびR~Rは一般式(1)と同義である。
 ArおよびArは、それぞれ独立してアリーレン基、アリール置換アリーレン基、ヘテロアリール置換アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アリール置換ヘテロアリーレン基またはヘテロアリール置換ヘテロアリーレン基を表す。アリーレン基、アリール置換アリーレン基、ヘテロアリール置換アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アリール置換ヘテロアリーレン基およびヘテロアリール置換ヘテロアリーレン基は、一般式(2)の例示と同義である。
 本実施形態においては、ArおよびArが、それぞれ独立してベンゼン構造、ナフタレン構造、アントラセン構造、フルオレン構造、チオフェン構造、フラン構造、ベンゾチオフェン構造、ベンゾフラン構造、フェニル置換チオフェン構造、フェニル置換フラン構造、フェニル置換ベンゾチオフェン構造またはフェニル置換ベンゾフラン構造であることが好ましく、ベンゼン構造、ナフタレン構造、アントラセン構造、フルオレン構造であることがより好ましい。
 RおよびR、RおよびRは、一緒になって環を形成してもよく、RはArと結合して環を形成してもよく、RはArと結合して環を形成してもよい。形成される環は一般式(1)における例示と同義である。
 R14およびR15はそれぞれ独立して置換基を表し、複数存在するR14は同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのR14は電子供与基であり、複数存在するR15は同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのR15は電子供与基である。
 一般式(4)のR14およびR15における置換基および電子供与基については、一般式(2)中のRとして例示した置換基およびその置換基内に含まれる電子供与基の説明が参照され得る。R14およびR15の電子供与基としては、置換または非置換ジアリールアミノ基が好ましい。ジアリールアミノ基の例としては、ジフェニルアミノ基、ジ(1-ナフチル)アミノ基、ジ(2-ナフチル)アミノ基および9-カルバゾリル基が挙げられる。ジアリールアミノ基は置換されていてもよい。置換ジアリールアミノ基の置換基の例としては、アルキル基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、トリアルキルシリル基、アリール基、アリールオキシ基、およびジアリールアミノ基(9-カルバゾリル基など)などが挙げられる。
 本実施形態においては、R14およびR15の少なくとも1つが、置換または非置換ジアリールアミノ基であることがより好ましい。
 なお、R14およびR15は、アリーレン基の置換基やヘテロアリーレン基の置換基に結合していてもよい。
 n14は1からArにおける置換可能な位置の数までの整数を表す。n14が2以上のとき、各R14は同じであっても異なっていてもよい。少なくとも1つのR14は電子供与基である。n15は1からArにおける置換可能な位置の数までの整数を表し、n15が2以上のとき、各R15は同じであっても異なっていてもよい。少なくとも1つのR15は電子供与基である。n14およびn15は、1~3が好ましく、1または2がより好ましい。
 一般式(1)で表される前記化合物は、下記一般式(10)で表される化合物を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 一般式(10)中、X、X、およびR~Rは一般式(1)と同義である。
 ArおよびArは、それぞれ独立してアリーレン基、アリール置換アリーレン基、ヘテロアリール置換アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アリール置換ヘテロアリーレン基またはヘテロアリール置換ヘテロアリーレン基を表す。アリーレン基、アリール置換アリーレン基、ヘテロアリール置換アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アリール置換ヘテロアリーレン基およびヘテロアリール置換ヘテロアリーレン基は、一般式(2)の例示と同義である。
 本実施形態においては、ArおよびArが、それぞれ独立してベンゼン構造、ナフタレン構造、アントラセン構造、フルオレン構造、チオフェン構造、フラン構造、ベンゾチオフェン構造、ベンゾフラン構造、フェニル置換チオフェン構造、フェニル置換フラン構造、フェニル置換ベンゾチオフェン構造またはフェニル置換ベンゾフラン構造であることが好ましい。
 RおよびR、RおよびRは、一緒になって環を形成してもよく、RはArと結合して環を形成してもよく、RはArと結合して環を形成してもよい。形成される環は一般式(1)における例示と同義である。
 n14は1からArにおける置換可能な位置の数までの整数を表す。n14が2以上のとき、各R14は同じであっても異なっていてもよい。少なくとも1つのR14は電子供与基である。n15は1からAr3における置換可能な位置の数までの整数を表し、n15が2以上のとき、各R15は同じであっても異なっていてもよい。少なくとも1つのR15は電子供与基である。n14およびn15は、1~3が好ましく、1または2がより好ましい。
 R14およびR15はそれぞれ独立してアリール基を含む置換基を表し、複数存在するR14は同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのR14はアリール基を含む電子供与基であり、複数存在するR15は同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのR15はアリール基を含む電子供与基である。
 一般式(10)のR14およびR15はアリール基を含む置換基およびアリール基を含む電子供与基であり、アリール基を含む置換基としてはアリール基、ヘテロアリール基、アリールオキシ基、アリールアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、アリールスルホニルアミノ基、アリールチオ基、アリールスルフィニル基、アリールスルホニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールオキシスルホニル基が挙げられ、この内、アリール基を含む電子供与基の例は、アリール基、ヘテロアリール基、アリールオキシ基、アリールアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、アリールチオ基である。
 R14およびR15のアリール基を含む電子供与基としては、置換または非置換ジアリールアミノ基が好ましい。ジアリールアミノ基の例としては、ジフェニルアミノ基、ジ(1-ナフチル)アミノ基、ジ(2-ナフチル)アミノ基および9-カルバゾリル基が挙げられる。ジアリールアミノ基は置換されていてもよい。置換ジアリールアミノ基の置換基の例としては、アルキル基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、トリアルキルシリル基、アリール基、アリールオキシ基、およびジアリールアミノ基(9-カルバゾリル基など)などが挙げられる。
 本実施形態においては、R14およびR15の少なくとも1つが、置換または非置換ジアリールアミノ基であることがより好ましい。
 なお、R14およびR15は、アリーレン基の置換基やヘテロアリーレン基の置換基に結合していてもよい。
 n14は1からArにおける置換可能な位置の数までの整数を表す。n14が2以上のとき、各R14は同じであっても異なっていてもよい。少なくとも1つのR14は電子供与基である。n15は1からAr3における置換可能な位置の数までの整数を表し、n15が2以上のとき、各R15は同じであっても異なっていてもよい。少なくとも1つのR15は電子供与基である。n14およびn15は、1~3が好ましく、1または2がより好ましい。
 一般式(1)で表される前記化合物は、下記一般式(5)で表される化合物を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 一般式(5)中、X、X、およびR~Rは前記一般式(1)と同義である。
 Ar~Arは、それぞれ独立して置換または非置換のアリール基を表し、複数存在する各Arおよび各Arは同じであっても異なっていてもよく、複数存在する各Arおよび各Arは同じであっても異なっていてもよい。Ar~Arは、置換または非置換のアリール基であることが好ましい。これにより、化合物全体の共役系を拡張して、吸収または発光の長波長化を図ることができる。
 ArおよびAr、またはArおよびArは、直接結合、または置換または非置換のメチレン基などの連結基を介して互いに結合して環を形成し得る。-N(Ar)(Ar)、および-N(Ar)(Ar)の例としては、置換または非置換のジフェニルアミノ基、置換または非置換のジ(1-ナフチル)アミノ基、置換または非置換のジ(2-ナフチル)アミノ基、および置換または非置換の9-カルバゾリル基が挙げられる。
 R16およびR17はそれぞれ独立して置換または非置換のジアリールアミノ基以外の置換基を表し、複数存在するR16およびR17は同じであっても異なっていてもよい。R16およびR17としての置換基については、一般式(2)中のRの置換基の例示が参照され得る。好ましくは、置換または非置換のアルキル基、置換または非置換のアルコキシ基、置換または非置換のアリール基、置換または非置換のアリールオキシ基、および置換または非置換のヘテロアリール基である。
 R16およびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR17は、一緒になって環を形成してもよい。この場合の環については、一般式(1)中の環の例示と同義である。
 n16およびn18はそれぞれ独立して0または1以上の整数を表し、好ましくは0または1である。n17およびn19はそれぞれ独立して1以上の整数を表し、好ましくは1~3である。n16+n17は1~5の整数であり、n18+n19は1~5の整数である。
 一般式(1)で表される前記化合物は、下記一般式(11)で表される化合物を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 一般式(11)中、X、X、およびR~Rは前記一般式(1)と同義である。
 Ar~Arは、それぞれ独立して置換または非置換のアリール基を表し、複数存在する各Arおよび各Arは同じであっても異なっていてもよく、複数存在する各Arおよび各Arは同じであっても異なっていてもよい。Ar~Arは、置換または非置換のアリール基であることが好ましい。これにより、化合物全体の共役系を拡張して、吸収または発光の長波長化を図ることができる。
 ArおよびAr、またはArおよびArは、直接結合、または置換または非置換のメチレン基などの連結基を介して互いに結合して環を形成し得る。-N(Ar)(Ar)、および-N(Ar)(Ar)の例としては、置換または非置換のジフェニルアミノ基、置換または非置換のジ(1-ナフチル)アミノ基、置換または非置換のジ(2-ナフチル)アミノ基、および置換または非置換の9-カルバゾリル基が挙げられる。
 R16およびR17はそれぞれ独立して置換または非置換のジアリールアミノ基以外の置換基を表し、複数存在するR16およびR17は同じであっても異なっていてもよい。R16およびR17としての置換基については、一般式(2)中のRの置換基の例示が参照され得る。好ましくは、置換または非置換のアルキル基、置換または非置換のアルコキシ基、置換または非置換のアリール基、置換または非置換のアリールオキシ基、および置換または非置換のヘテロアリール基である。
 R16およびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR17は、一緒になって環を形成してもよい。この場合の環については、一般式(1)中の環の例示と同義である。
 n16およびn18はそれぞれ独立して0または1以上の整数を表し、好ましくは0または1である。n17およびn19はそれぞれ独立して1以上の整数を表し、好ましくは1~3である。n16+n17は1~5の整数であり、n18+n19は1~5の整数である。
 一般式(1)で表される前記化合物は、下記一般式(6)で表される化合物を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 一般式(6)中、X、X、およびR~Rは一般式(1)と同義である。
1’およびX2’は、XおよびXと同義であり、XおよびXとは異なっていてもよい。
 R2’~R6’は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表す。R2’~R6’の置換基は、一般式(1)のR~Rの置換基と同義である。
 R18およびR19はそれぞれ独立して以下のA群のうちの1つを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 式中、Rはそれぞれ独立して、水素原子、1~12個の炭素原子を有する置換または非置換のアルキル基、6~10個の炭素原子を有する置換または非置換のアリール基、または置換または非置換のヘテロアリール基を表す。
 A群の中では、以下のB群の置換基が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 A群の中では、以下のC群の置換基がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 R18およびR、RおよびR、RおよびR、R19およびR2‘、R3’およびR4‘、およびR4’およびR5‘は一緒になって環を形成してもよく、RはAと結合して環を形成してもよく、R6’はAと結合して環を形成してもよい。環は一般式(1)に例示された環と同義である。
 Aは下記一般式(7)または(9)で表される連結基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 一般式(7)中、nは0または1~4の整数であり、mは0または1であり、A’は1~12個の炭素原子を有するアルコキシ基を表し、A’’は下記式(8)で表される基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 一般式(8)中、X1’’およびX2’’は、XおよびXと同義であり、一般式(6)中のXおよびXとは異なっていてもよい。
 R2‘’~R6‘’は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表し、X1’’およびX2’’はハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表し、R20は前記のA群のうちの1つを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 一般式(9)中、R~R12およびpは一般式(3)と同義である。
 式(6)の好ましい第1の実施形態では、Aは式(7)で表されるオルトフェニレン基である。好ましくは、R18およびR19は、それぞれ独立して上述のB群のうちの1つである。
 式(6)の好ましい第2の実施形態では、Aは式(7)で表されるオルトフェニレン基であり、mは0、nは0であり、R18およびR19は、それぞれ独立して上述のC群のうちの1つである。
 式(6)の好ましい第3の実施形態では、Aは式(7)で表されるメタフェニレン基である。好ましくは、R18およびR19は、それぞれ独立して上述のB群のうちの1つである。
 式(6)の好ましい第4の実施形態では、Aは式(7)で表されるメタフェニレン基であり、R18およびR19は、それぞれ独立して上述のC群のうちの1つである。
 式(6)の好ましい第5の実施形態では、Aは式(7)で表されるメタフェニレン基であり、mは0であり、R18およびR19は、それぞれ独立して上述のC群のうちの1つである。nは、好ましくは3である。
 式(6)の好ましい第6の実施形態では、Aは式(7)で表されるパラフェニレン基である。好ましくは、R18およびR19は、それぞれ独立して上述のB群のうちの1つである。
 式(6)の好ましい第7の実施形態では、Aは式(7)で表されるパラフェニレン基であり、R18およびR19は、それぞれ独立して上述のC群のうちの1つである。
 式(6)の好ましい第8の実施形態では、Aは式(7)で表されるパラフェニレン基であり、mは0であり、R18およびR19は、それぞれ独立して上述のC群のうちの1つである。A’は、1~8個の炭素原子を有するアルコキシ基が好ましい。
 式(6)の好ましい第9の実施形態では、Aは式(9)で表される連結基である。好ましくは、R18およびR19は、それぞれ独立して上述のB群のうちの1つである。
 式(6)の好ましい第10の実施形態では、Aは式(9)で表される連結基であり、R18およびR19は、それぞれ独立して上述のC群のうちの1つである。
 式(6)の好ましい第11の実施形態では、RおよびR2’、RおよびR3’、RおよびR4’、RおよびR5’、RおよびR6’、およびR18およびR19は同一である。
 本実施形態の一般式(1)で表される化合物の具体例を以下に示す。これらの具体例に限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 一般式(1)で表される化合物の分子量は、例えば、一般式(1)で表される化合物を含有する有機層を蒸着法により膜として形成することを意図する場合、1,500以下が好ましく、1,200以下がより好ましく、1,000以下がさらに好ましく、800以下がさらに好ましい。分子量の下限は、一般式(1)で表される最小化合物の分子量である。
 一般式(1)で表される化合物は、それらの分子量にかかわらず塗布法で膜に形成され得る。比較的分子量の大きい化合物は、塗布法により膜に形成され得る。
 本実施形態の用途として、分子内に一般式(1)でそれぞれ表される複数の構造を含有する化合物を、発光材料として使用し得る。
 例えば、一般式(1)で表される構造に重合性基を予め導入しておき、重合性基を重合して得られるポリマーを発光材料として使用することが考えられ得る。具体的には、一般式(1)中のR~Rのいずれかに重合性官能基を有するモノマーを調製し、別のモノマーと単独重合または共重合させて繰り返し単位を含有するポリマーを調製し、そのポリマーを発光材料として使用することが考えられ得る。あるいは、一般式(1)で表される構造を含有する化合物を反応させて二量体または三量体を形成し、その二量体または三量体を発光材料として使用することが考えられ得る。
 一般式(1)で表される構造を含有する繰り返し単位を有するポリマーの例としては、下記式(31)または式(32)で表される構造を含有するポリマーが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 式(31)および(32)において、nは整数であり、Qは式(1)で表される構造を含有する基を表し、LおよびLはそれぞれ連結基を表す。連結基は、好ましくは0~20個の炭素原子、より好ましくは1~15の炭素原子、さらに好ましくは2~10個の炭素原子を有する。連結基は、-X11-L11-で表される構造を有することが好ましく、式中、X11は酸素原子または硫黄原子、好ましくは酸素原子を表し、L11は連結基、好ましくは置換または非置換のアルキレン基、または置換または非置換のアリーレン基、およびより好ましくは1~10個の炭素原子を有する置換または非置換のアルキレン基、または置換または非置換のフェニレン基を表す。
 一般式(31)および(32)中、R101、R102、R103およびR104は、それぞれ独立して置換基、好ましくは1~6個の炭素原子を有する置換または非置換のアルキル基、1~6個の炭素原子を有する置換または非置換のアルコキシ基、またはハロゲン原子、より好ましくは1~3個の炭素原子を有する非置換アルキル基、1~3個の炭素原子を有する非置換アルコキシ基、フッ素原子または塩素原子、さらに好ましくは1~3個の炭素原子を有する非置換アルキル基または1~3個の炭素原子を有する非置換アルコキシ基を表す。
 LおよびLで表される連結基は、Qを構成する式(1)の構造のR1~R7のいずれかと結合し得る。Qで表される1つの基に2つ以上の連結基が結合して架橋構造または網目構造を形成し得る。
 繰り返し単位の構造の具体例としては、下記式(33)~(36)で表される構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 式(33)~(36)のいずれかで表される構造を含有する繰り返し単位を有するポリマーは、nは整数であり、式(1)のR~Rのいずれかにヒドロキシル基を導入することにより合成されてよく、リンカーとしてヒドロキシル基と下記化合物とを反応させて重合性基を導入した後、重合性基を重合させる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 分子内に式(1)で表される構造を含有するポリマーは、式(1)で表される構造を有する繰り返し単位のみを含有するポリマーであるか、または別の構造を有する繰り返し単位をさらに含有するポリマーであってもよい。ポリマー中に含まれる式(1)で表される構造を有する繰り返し単位は、1種のみであっても2種以上であってもよい。式(1)で表される構造を有さない繰り返し単位の例としては、通常の共重合に使用されるモノマーに由来する繰り返し単位が挙げられる。繰り返し単位の例としては、エチレンおよびスチレンなどのエチレン性不飽和結合を有するモノマーに由来する繰り返し単位が挙げられる。
(一般式(1)で表される化合物の合成方法)
 一般式(1)で表される化合物は、既知の反応により合成され得る。例えば、以下の反応式1または2に示されるように合成することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 反応式1、2中、X、X、およびR~Rは一般式(1)で定義した通りである。
 R、R、RおよびRが水素原子である場合、第2工程で使用されるアルデヒドは、RCHOまたはRCHOで表される。RCHOとRCHOとの混合物が使用され得る。
 第1工程後、精製を行い第2工程に進んでもよく、第1工程後、精製せずに第2工程に進んでもよい。
 反応式1において、反応条件として、第1工程では、反応温度は0℃~室温、反応時間は24~72時間が好ましく、第2工程では、反応温度は60℃~還流、反応時間は4~24時間が好ましい。反応式2において、第1工程では、反応温度は室温、反応時間は1時間が好ましく、第2工程では、反応温度は60℃~還流、反応時間は4~24時間が好ましい。反応条件は適宜決定してよい。反応の詳細については、後述の合成例が参照され得る。
(有機エレクトロルミネッセンス素子)
 本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子は、本実施形態の一般式(1)で表される化合物を含む。
 本実施形態の化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光材料として有用である。このため、本実施形態の一般式(1)で表される化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層に発光材料として効果的に使用され得る。一般式(1)で表される化合物には、遅延蛍光を発光する遅延蛍光材料が含まれている。すなわち、本実施形態は、一般式(1)で表される構造を有する遅延蛍光体の発明と、一般式(1)で表される化合物を遅延蛍光体として使用する発明と、一般式(1)で表される化合物を用いて遅延蛍光を発光させる方法に関する発明も提供する。その化合物を発光材料として使用する有機エレクトロルミネッセンス素子は、遅延蛍光を発光し、発光効率が高いという特徴を有する。その特徴の原理が、以下で説明され得る。
 有機エレクトロルミネッセンス素子においては、正負の両電極より発光材料にキャリアを注入し、励起状態の発光材料を生成し、発光させる。通常、キャリア注入型の有機エレクトロルミネッセンス素子の場合、生成した励起子のうち、励起一重項状態に励起されるのは25%であり、残り75%は励起三重項状態に励起される。従って、励起三重項状態からの発光であるリン光を利用するほうが、エネルギーの利用効率が高い。しかしながら、励起三重項状態は寿命が長いため、励起状態の飽和や励起三重項状態の励起子との相互作用によるエネルギーの失活が起こり、一般にリン光の量子収率が高くないことが多い。一方、遅延蛍光体は、項間交差等により励起三重項状態へとエネルギーが遷移した後、三重項-三重項消滅あるいは熱エネルギーの吸収により、励起一重項状態に逆項間交差され蛍光を放射する。有機エレクトロルミネッセンス素子においては、なかでも熱エネルギーの吸収による熱活性化型の遅延蛍光材料が特に有用であると考えられる。有機エレクトロルミネッセンス素子に遅延蛍光体を使用した場合、励起一重項状態の励起子は通常通り蛍光を放射する。一方、励起三重項状態の励起子は、素子が発する熱を吸収して励起一重項へ項間交差され蛍光を放射する。このとき、励起一重項からの発光であるため蛍光と同波長での発光でありながら、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差により、生じる光の寿命(発光寿命)は通常の蛍光やリン光よりも長くなるため、これらよりも遅延した蛍光として観察される。これを遅延蛍光として定義できる。このような熱活性化型の励起子移動機構を用いれば、キャリア注入後に熱エネルギーの吸収を経ることにより、通常は25%しか生成しなかった励起一重項状態の化合物の比率を25%以上に引き上げることが可能となる。100℃未満の低い温度でも強い蛍光および遅延蛍光を発光する化合物を用いれば、素子の熱で充分に励起三重項状態から励起一重項状態への項間交差が生じて遅延蛍光を放射するため、発光効率を飛躍的に向上させることができる。
 本実施形態の一般式(1)で表される化合物を発光層の発光材料として使用することにより、有機フォトルミネッセンス素子(有機PL素子)や有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)などの優れた有機発光素子を提供することができる。このとき、本実施形態の一般式(1)で表される化合物は、いわゆるアシストドーパントとして、発光層に含まれる他の発光材料の発光をアシストする機能を有するものであってもよい。すなわち、発光層に含まれる本実施形態の一般式(1)で表される化合物は、発光層に含まれるホスト材料の最低励起一重項エネルギー準位と発光層に含まれる他の発光材料の最低励起一重項エネルギー準位の間の最低励起一重項エネルギー準位を有するものであってもよい。
 また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも陽極、陰極、および陽極と陰極の間に形成された有機層を含有する構造を有する。有機層は、少なくとも発光層を含むものであり、発光層のみからなるものであってもよいし、発光層の他に1層以上の有機層を有するものであってもよい。そのような他の有機層として、正孔輸送層、正孔注入層、電子阻止層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層、励起子阻止層などを挙げることができる。正孔輸送層は正孔注入機能を有した正孔注入輸送層でもよく、電子輸送層は電子注入機能を有した電子注入輸送層でもよい。具体的な有機エレクトロルミネッセンス素子の構造例を図19に示す。図19において、10は有機エレクトロルミネッセンス素子、11は基板、12は陽極、13は正孔注入層、14は正孔輸送層、15は発光層、16は電子輸送層、17は陰極を表わす。
 以下において、有機エレクトロルミネッセンス素子の各部材および各層について説明する。
(基板)
 本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板に支持されていることが好ましい。この基板については、特に制限はなく、従来から有機エレクトロルミネッセンス素子に慣用されているものであればよく、例えば、ガラス、透明プラスチック、石英、シリコンなどからなるものが使用され得る。
(陽極)
 有機エレクトロルミネッセンス素子における陽極は、それぞれ仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、または電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料から形成されるものが好ましく用いられる。このような電極材料の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In-ZnO)等非晶質で透明導電膜を形成可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(約100μm以上)、上記電極材料の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な材料を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等の湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/m2以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10~1,000nm、好ましくは10~200nmの範囲で選択され得る。
(陰極)
 一方、陰極は、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、それぞれ仕事関数の小さい(4eV以下)合金または電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を電極材料から形成されるものが好ましい。このような電極材料の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性および酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/m2以下が好ましく、膜厚は通常10nm~5μm、好ましくは50~200nmの範囲で選択され得る。なお、発光した光を透過させるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
 また、陽極の説明で挙げた導電性透明材料を陰極に用いることで、透明または半透明の陰極を形成することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
(発光層)
 発光層は、陽極および陰極のそれぞれから注入された正孔および電子が再結合することにより励起子が生成した後、発光する層であり、発光材料を単独で発光層に使用しても良いが、好ましくは発光材料とホスト材料を含む。発光材料としては、一般式(1)で表される本実施形態の化合物群から選ばれる1種または2種以上を用いることができる。本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子が高い発光効率を発現するためには、発光材料に生成した一重項励起子および三重項励起子を、発光材料中に閉じ込めることが重要である。従って、発光層中に発光材料に加えてホスト材料を用いることが好ましい。ホスト材料としては、励起一重項エネルギー、励起三重項エネルギーの少なくとも何れか一方が本実施形態の発光材料よりも高い値を有する有機化合物を用いることができる。その結果、本実施形態の発光材料に生成した一重項励起子および三重項励起子を、本実施形態の発光材料の分子中に閉じ込めることが可能となり、その発光効率を十分に引き出すことが可能となる。もっとも、一重項励起子および三重項励起子を十分に閉じ込めることができなくても、高い発光効率を得ることが可能な場合もあるため、高い発光効率を実現しうるホスト材料であれば特に制約なく本実施形態に用いることができる。本実施形態の有機発光素子または有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光は発光層に含まれる本実施形態の発光材料から生じる。この発光は蛍光発光および遅延蛍光発光の両方を含む。但し、発光の一部或いは部分的に発光は、ホスト材料からの発光があってもかまわない。
 ホスト材料を用いる場合、発光材料である本実施形態の化合物が発光層中に含有される量は0.1重量%以上であることが好ましく、1重量%以上であることがより好ましく、また、50重量%以下であることが好ましく、20重量%以下であることがより好ましく、10重量%以下であることがさらに好ましい。
 発光層におけるホスト材料としては、正孔輸送能、電子輸送能を有し、かつ発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高いガラス転移温度を有する有機化合物であることが好ましい。
(注入層)
 注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、正孔注入層と電子注入層があり、陽極と発光層または正孔輸送層の間、および陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。注入層は必要に応じて設けることができる。
(阻止層)
 阻止層は、発光層中に存在する電荷(電子もしくは正孔)および/または励起子の発光層外への拡散を阻止することができる層である。電子阻止層は、発光層および正孔輸送層の間に配置されることができ、電子が正孔輸送層の方に向かって発光層を通過することを阻止する。同様に、正孔阻止層は発光層および電子輸送層の間に配置されることができ、正孔が電子輸送層の方に向かって発光層を通過することを阻止する。阻止層はまた、励起子が発光層の外側に拡散することを阻止するために用いることができる。すなわち電子阻止層、正孔阻止層はそれぞれ励起子阻止層としての機能も兼ね備えることができる。本明細書でいう「電子阻止層」または「励起子阻止層」は、1つの層で電子阻止層および励起子阻止層の機能を有する層を含む意味で使用される。
(正孔阻止層)
 正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有する。正孔阻止層は電子を輸送しつつ、正孔が電子輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光層中での電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。正孔阻止層の材料としては、後述する電子輸送層の材料を必要に応じて用いることができる。
(電子阻止層)
 電子阻止層とは、広い意味では正孔を輸送する機能を有する。電子阻止層は正孔を輸送しつつ、電子が正孔輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光層中での電子と正孔が再結合する確率を向上させることができる。
(励起子阻止層)
 励起子阻止層とは、発光層内で正孔と電子が再結合することにより生じた励起子が電荷輸送層に拡散することを阻止するための層であり、本層の挿入により励起子を効率的に発光層内に閉じ込めることが可能となり、素子の発光効率を向上させることができる。励起子阻止層は発光層に隣接して陽極側、陰極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。すなわち、励起子阻止層を陽極側に有する場合、正孔輸送層と発光層の間に、発光層に隣接して該層を挿入することができ、陰極側に挿入する場合、発光層と陰極との間に、発光層に隣接して該層を挿入することができる。また、陽極と、発光層の陽極側に隣接する励起子阻止層との間には、正孔注入層や電子阻止層などを有することができ、陰極と、発光層の陰極側に隣接する励起子阻止層との間には、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層などを有することができる。阻止層を配置する場合、阻止層として用いる材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーの少なくともいずれか一方は、それぞれ発光層の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーよりも高いことが好ましい。
(正孔輸送層)
 正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
 正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。使用できる公知の正孔輸送材料としては例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物およびスチリルアミン化合物を用いることが好ましく、芳香族第3級アミン化合物を用いることがより好ましい。
(電子輸送層)
 電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
 電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる場合もある)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよい。使用できる電子輸送層としては例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタンおよびアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
 有機エレクトロルミネッセンス素子を作製する際には、一般式(1)で表される化合物を発光層に用いるだけでなく、発光層以外の層にも用いてもよい。その際、発光層に用いる一般式(1)で表される化合物と、発光層以外の層に用いる一般式(1)で表される化合物は、同一であっても異なっていてもよい。例えば、上記の注入層、阻止層、正孔阻止層、電子阻止層、励起子阻止層、正孔輸送層、電子輸送層などにも一般式(1)で表される化合物を用いてもよい。これらの層の製膜方法は特に限定されず、ドライプロセス、ウェットプロセスのどちらで作製してもよい。
 以下に、有機エレクトロルミネッセンス素子に用いることができる好ましい材料を具体的に例示する。ただし、本実施形態において用いることができる材料は、以下の例示化合物によって限定的に解釈されることはない。また、特定の機能を有する材料として例示した化合物であっても、その他の機能を有する材料として転用することも可能である。例示化合物の構造式中、R、R2~R7は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表し、nは3~5の整数を表す。
 発光層のホスト材料として使用され得る化合物の好ましい例を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
 正孔注入材料として使用され得る化合物の好ましい例を以下で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
 正孔輸送材料として使用され得る化合物の好ましい例を以下で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
 電子阻止材料として使用され得る化合物の好ましい例を以下で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 正孔阻止材料として使用され得る化合物の好ましい例を以下で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
 電子輸送材料として使用され得る化合物の好ましい例を以下で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
 電子注入材料として使用され得る化合物の好ましい例を以下で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
 添加可能な材料として好ましい化合物の例を以下で示す。例えば、その化合物は安定化
材料として添加され得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
 上述の方法により作製された有機エレクトロルミネッセンス素子は、得られた素子の陽極と陰極の間に電界を印加することにより発光する。このとき、励起一重項エネルギーによる発光であれば、そのエネルギーレベルに応じた波長の光が、蛍光発光および遅延蛍光発光として確認される。また、励起三重項エネルギーによる発光であれば、そのエネルギーレベルに応じた波長の光が、リン光として確認される。通常の蛍光は、遅延蛍光発光よりも蛍光寿命が短いため、発光寿命は蛍光と遅延蛍光で区別できる。
 一方、リン光については、本実施形態の化合物のような通常の有機化合物では、励起三重項エネルギーは不安定で熱等に変換され、寿命が短く直ちに失活するため、室温では殆ど観測できない。通常の有機化合物の励起三重項エネルギーを測定するためには、極低温の条件での発光を観測することにより測定可能である。
 本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子は、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がX-Yマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。
 本実施形態によれば、発光層に一般式(1)で表される化合物を含有させることにより、NIR領域の発光効率が大きく改善された有機発光素子が得られる。本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子などの有機発光素子は、さらに様々な用途へ応用することが可能である。例えば、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を製造することが可能であり、詳細については、時任静士、安達千波矢、村田英幸共著「有機ELディスプレイ」(オーム社)を参照することができる。特に本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子は、バイオイメージング、医療用カメラ、センサー、防犯カメラ、暗視ディスプレイおよび情報保護ディスプレイに適用することもできる。
 一般式(1)で表される化合物は、高い蛍光量子収率を示し、改善されたNIR発光特性を有する。それらは、溶液中、特に有機溶媒中、および固体状態の両方で使用され得る。
 一般式(1)、(4)、(5)および(6)で表される化合物は、バイオイメージングにおいて、特に細胞イメージングにおいて、揮発性酸/塩基のセンサーとして、光力学療法において、アルツハイマー病の診断において、セラノスティックスにおいて、嫌気性環境用の光学センサーとして、ディスプレイおよび電気通信技術において、特に電子供与体としての太陽電池において、有機半導体レーザーにおける発光体として有用である。それらは、アルツハイマー病の経過において、神経組織および血液中で産生されるヒトβアミロイドペプチドの蛍光レポーターを表すことができ、したがってアルツハイマー病の診断に使用され得る。
 本実施形態はまた、一般式(1)で表される化合物を含有する有機半導体レーザーを提供する。一般式(1)の化合物は、有機半導体レーザーの発光層(光増幅層)に使用される材料として有用である。
 発光層は2つ以上の一般式(1)の化合物を含有し得るが、1つのみの一般式(1)の化合物を含有するのが好ましい。発光層はホスト材料を含有し得る。好ましいホスト材料は、その蛍光スペクトルと発光層に含まれる一般式(1)の化合物の吸収スペクトルとの間に十分なスペクトルの重なりを有し、その結果ホスト材料から一般式(1)の化合物への効果的なフォルスター型エネルギー移動が起こり得る。好ましいホスト材料の例は前述の「発光層のホスト材料として使用され得る化合物の好ましい例」として化学式で例示したものと同様である。発光層中の一般式(1)の化合物の濃度は、発光層100質量%中に、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、さらに好ましくは3質量%以上の量で含まれる。一般式(1)の化合物の濃度の上限値は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。下限値および上限値は任意に組み合わせることができる。
 本実施形態の有機半導体レーザーは、光共振器構造を有する。光共振器構造は、一次元共振器構造または二次元共振器構造であり得る。
 二次元共振器構造の例としては、サーキュレータ共振器構造、ウィスパリングギャラリ型光共振器構造などが挙げられる。分布帰還(DFB)構造および分布ブラッグ反射器(DBR)構造もまた使用可能である。DFBについては、混合次数DFB格子構造が用いられるのが好ましい。すなわち、レーザー発光波長に対する次数の点で異なるDFBグレーティング構造との混在構造が好ましく用いられ得る。
 その具体例として、一次ブラッグ散乱領域に囲まれた二次ブラッグ散乱領域、および二次ブラッグ散乱領域と一次散乱領域とが交互に形成された混合構造とからなる光共振器構造が挙げられる。好ましい光共振器構造の詳細については、後述の具体例が参照され得る。光共振器構造として、有機半導体レーザーは、外部に光共振器構造をさらに備えていてもよい。例えば、光共振器構造は、ガラス基板上に形成することが好ましい。光共振器構造を構成する材料としては、SiO2などの絶縁材料が挙げられる。例えば、グレーティング構造が形成される場合、グレーティングの深さは75nm以下が好ましく、より好ましくは10~75nmの範囲から選択される。深さは、例えば40nm以上であってもよく、40nm未満でもよい。一般式(1)の化合物を含有する発光層(光増幅層)は、光共振器構造上に直接形成され得る。
 有機半導体レーザーは、発振しきい値を下げ、強い光ポンピング下での熱放散を最適化するために、サファイアまたは他の材料によって封入されるのが好ましい。サファイアリッドと発光層との間に中間層が形成され得る。例えば、CYTOP(登録商標)などの非晶質フッ素化ポリマーが中間層に使用されるのが好ましい。
 以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、本発明の効果を損なわない範囲で、上記以外の様々な構成を採用することができる。
 以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(合成例1)化合物2の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
 4-〔N,N-ビス(ブロモフェニル)アミノ〕ベンズアルデヒド(2.53g,5.87mmol)、4-イソプロポキシフェニルボロン酸(2.74g,15.2mmol)と炭酸カリウム(4.19g,30.3mmol)のトルエン(90mL)と水(30mL)の混合溶液中にテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.270g,0.234mmol)を加え、窒素雰囲気下2.5時間加熱還流した。その後、反応溶液をトルエンで希釈し、飽和食塩水で洗浄した。水層をジクロロメタンに2回抽出し、合わせた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、濃縮した。残渣をシリカゲルカラム(クロロホルム―ジクロロメタン)で精製し、黄色固体の下記式で表される中間体1(2.90g,91%)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
mp60℃;
H-NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)1.36(s,6H),1.38(s,6H),4.55-4.65(m,2H),6.96(d,4H,J=8.8Hz),7.11(d,2H,J=8.8Hz),7.24(d,4H,J=8.5Hz),7.48-7.56(m,8H),7.71(d,2H,J=8.8Hz).
 0℃に氷冷したトリフルオロ(トリフルオロメチル)ホウ酸カリウム(0.368g,2.09mmol)のアセトニトリル(10mL)懸濁液にトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(0.38mL, 2.10mmol)を滴下し、窒素雰囲気下0℃で0.5時間攪拌した。その後、反応溶液に3-フェニル-2,4-ペンタンジオン(0.185g,1.05mmol)を加え、室温に昇温し、窒素雰囲気下、三晩攪拌した。その後、4-〔ビス(4’-イソプロポキシ-[1,1’-ビフェニル]-4-イル)アミノ〕ベンズアルデヒド(中間体1)(1.16g,2.14mmol)とホウ酸トリブチル(0.68mL,2.54mmol)の酢酸エチル(30mL)溶液を反応溶液に加え、40℃で窒素雰囲気下0.5時間攪拌した。反応溶液にモルホリン(0.223mL,2.56mmol)を加え、70℃で窒素雰囲気下7時間攪拌した。反応溶液にさらにモルホリン(0.045mL,0.52mmol)を加え、窒素雰囲気下70℃で1.5時間攪拌した。反応溶液を室温に戻した後、濃縮し残渣をシリカゲルカラム(ジクロロメタン―トルエン)で精製し得られた固体をヘキサンで懸濁洗浄し、濃青色固体の前記式で表される化合物2(0.489g,35%)を得た。
mp264℃;
H-NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)1.36(s,12H),1.38(s,12H),4.54-4.65(m,4H),6.32(d,2H,J=15.1Hz),6.92-7.00(m,12H),7.18(d,8H,J=8.5Hz),7.27-7.32(m,6H),7.42-7.53(m,19H),7.98(d,2H,J=15.1Hz);LRMS(FD):m/z calcd for C86H77BF4N2O6+:1320.6[M]+;found 1320.6.
(合成例2)化合物1の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
 原料および反応試薬として、トリフルオロ(トリフルオロメチル)ホウ酸カリウム(0.493g,2.80mmol)、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(0.52mL,2.88mmol)、3-フェニル-2,4-ペンタンジオン(0.269g,1.53mmol)、4-(N,N-ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド(0.809g,2.96mmol)、ホウ酸トリブチル(0.94mL,3.51mmol)およびモルホリン(0.372mL,4.26mmol)を用いて、合成例1化合物2の合成と同様の方法により、濃青色固体の前記式で表される化合物1(0.466g,39%)を得た。
mp271℃;
H-NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)6.30(d,2H,J=15.1Hz),6.88(d,4H,J=8.8Hz),7.09-7.16(m,12H),7.21-7.25(m,4H),7.27-7.33(m,10H),7.41-7.48(m,3H),7.96(d,2H,J=15.4Hz);
LRMS(FD):m/z calcd for C50H37BF4N2O2+:784.3[M]+;found 784.3.
(合成例3)化合物3の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
 原料および反応試薬として、トリフルオロ(ペンタフルオロエチル)ホウ酸カリウム(0.470g,2.08mmol)、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(0.38mL,2.10mmol)、3-フェニル-2,4-ペンタンジオン(0.190g,1.08mmol)、4-(N,N-ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド(0.593g,2.17mmol)、ホウ酸トリブチル(0.68mL,2.54mmol)およびモルホリン(0.266mL,3.06mmol)を用いて、合成例1化合物2の合成と同様の方法により、濃青色固体の前記式で表される化合物3(0.693g,77%)を得た。
mp242℃;
H-NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)6.30(d,2H,J=15.1Hz),6.88(d,4H,J=8.8Hz),7.09-7.16(m,12H),7.23(d,4H,J=9.0Hz),7.26-7.33(m,10H),7.41-7.48(m,3H),7.93(d,2H,J=15.1Hz);LRMS(FD):m/z calcd for C51H37BF6N2O2+:834.3[M]+;found834.3.
(合成例4)化合物4の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
 3-フェニル2,4-ペンタンジオン(0.2439g, 1.38mmol)のジクロロメタン(10mL)溶液にフルオロビス(ペンタフルオロフェニル)ボランジエチルエーテル錯体(2.3356g, 5.332mmol)を加え、窒素雰囲気下、室温で二晩攪拌した。反応溶液を濃縮し残渣をシリカゲルカラム(ヘキサン―酢酸エチル)に通し、下記式で表される中間体2を粗生成物として得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
 中間体2の酢酸エチル(4mL)溶液に4-(N,N-ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド(0.692g,2.53mmol)とホウ酸トリブチル(0.8mL,2.99mmol)の酢酸エチル(25mL)溶液を加えた。その後、反応溶液にモルホリン(0.105mL, 1.2mmol)を加え、窒素雰囲気下4.5時間加熱還流した。
反応溶液を室温に戻した後、濃縮し残渣をシリカゲルカラム(ジクロロメタン)で精製し得られた固体をメタノールで懸濁洗浄し、濃青色固体の前記式で表される化合物4(1.08g,87%)を得た。
mp277℃
H-NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)6.36(d,2H,J=15.2Hz),7.10-7.14(m,12H),7.20-7.22(m,2H),7.25-7.31(m,10H),7.41-7.43(m,3H),7.96(d,2H,J=15.2Hz);
LRMS(FD):m/z calcd for C61H37BF10N2O2+:1030.3[M]+;found1030.3.
(合成例5)化合物5の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072
 原料および反応試薬として、4-〔N,N-ビス(ブロモフェニル)アミノ〕ベンズアルデヒド(3.06g,7.11mmol)、4-トリメチルシリルフェニルボロン酸(3.52g,18.1mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.333g,0.288mmol)および炭酸カリウム(5.65g,40.9mmol)を用いて、合成例1中間体1の合成と同様の方法で、黄色固体の下記式で表される中間体3(3.77g,93%)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
mp92℃;
H-NMR(270MHz,CDCl)δ(ppm)0.31(s,18H),7.15(d,2H,J=8.6Hz),7.23?7.30(m,6H),7.55?7.64(m,12H)7.73(d,2H,J=8.9Hz),9.84(s,1H).
 原料および反応試薬として、トリフルオロ(トリフルオロメチル)ホウ酸カリウム(0.338g,1.92mmol)、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(0.36mL,1.99mmol)、3-フェニル-2,4-ペンタンジオン(0.174g,0.987mmol)、中間体3(1.13g,1.99mmol)、ホウ酸トリブチル(0.64mL,2.39mmol)およびモルホリン(0.21mL,2.41mmol)を用いて、合成例1化合物2の合成と同様の方法により、濃青色固体の前記式で表される化合物5(0.398g,29%)を得た。
mp207℃;
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm)0.30(s, 36H)6.34(d,2H,J=15.4Hz),7.01(d,4H,J=9.3Hz),7.22(dd,12H, J=4.1, 9.3Hz),7.28?7.32(m,6H),7.43?7.49(m,3H),7.52?7.62(m,3H),7.99(d,2H,J=15.4Hz);
LRMS(FD):m/z calcd for C8685BFSi :1377.6[M];found1377.6.
(合成例6)化合物6の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
 原料および反応試薬として、トリフルオロ(トリフルオロメチル)ホウ酸カリウム(0.539g,3.15mmol)、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(0.58mL,3.20mmol)、3-フェニル-2,4-ペンタンジオン(0.282g,1.60mmol)、4-〔ビス(4-(tert-ブチル)フェニル)アミノ〕ベンズアルデヒド(1.23g,3.19mmol)、ホウ酸トリブチル(1.03mL,3.85mmol)およびモルホリン(0.746mL,8.55mmol)を用いて、合成例1化合物2の合成と同様の方法により、濃青色固体の前記式で表される化合物6(0.649g,40%)を得た。
mp Decomp.;
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm)1.31(s,36H),6.26(d,2H,J=15.4Hz),6.83(d,4H,J=9.0Hz),7.02?7.07(m,8H),7.21(d,4H,J=9.0Hz),7.26?7.33(m,10H),7.39?7.45(m,3H),7.94(d,2H,J=15.4Hz);
LRMS(FD):m/z calcd for C6669BF :1008.5[M];found1008.6.
(合成例7)化合物7の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
 原料および反応試薬として、トリフルオロ(トリフルオロメチル)ホウ酸カリウム(0.367g,2.09mmol)、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(0.4mL,2.21mmol)、メチル4-(3‘-アセチルアセトネート)ベンゾエート(0.261g,1.11mmol)、中間体1(1.22g,2.25mmol)、ホウ酸トリブチル(0.72mL,2.69mmol)およびモルホリン(0.232mL,2.67mmol)を用いて、合成例1化合物2の合成と同様の方法により、濃青色固体の前記式で表される化合物7(0.439g,29%)を得た。
mp273℃;
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm)1.36(s,12H),1.38(s,12H),3.94(s,3H),4.53?4.62(m,4H),6.24(d,2H,J=15.1Hz),6.92?7.00(m,12H),7.19(d,8H,J=8.5Hz),7.23?7.29(m,4H),7.41(d,2H,J=8.3Hz),7.46?7.52(m,16H),8.00(d,2H,J=15.1Hz),8.14(d,2H,J=8.3Hz);
LRMS(FD):m/z calcd for C8879BF :1378.6[M];found1378.6.
(合成例8)化合物8の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
 原料および反応試薬として、トリフルオロ(トリフルオロメチル)ホウ酸カリウム(0.522g,2.97mmol)、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(0.54mL,2.99mmol)、3-フェニル-2,4-ペンタンジオン(0.261g,1.48mmol)、5-[4-(ビス(4-tert-ブチルフェニル)アミノ)フェニル]チオフェン-2-カルバルデヒド(1.45g,3.10mmol)、ホウ酸トリブチル(0.99mL,3.70mmol)およびモルホリン(0.372mL,4.28mmol)を用いて、合成例1化合物2の合成と同様の方法により、濃青色固体の前記式で表される化合物8(0.606g,35%)を得た。
mp209℃;
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm)1.32(s,36H),6.16(d,2H,J=14.9Hz),6.97(d,4H,J=8.8Hz),7.02?7.06(m,8H),7.17(d,2H,J=4.1Hz),7.26?7.33(m,12H),7.39(dd,4H,J=4.9,8.8Hz),7.48?7.53(m,3H),8.09(d,2H,J=15.1Hz);
LRMS(FD):m/z calcd for C7473BF :1172.5[M];found1172.5.
(合成例9)化合物9の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
 原料および反応試薬として、トリフルオロ(トリフルオロメチル)ホウ酸カリウム(0.600g,3.41mmol)、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(0.62mL,3.43mmol)、3-フェニル-2,4-ペンタンジオン(0.315g,1.79mmol)、5-(ジフェニルアミノ)チオフェン-2-カルバルデヒド(0.996g,3.57mmol)、ホウ酸トリブチル(1.14mL,4.26mmol)およびモルホリン(0.43mL,4.94mmol)を用いて、合成例1化合物2の合成と同様の方法により、濃青色固体の前記式で表される化合物9(0.573g,40%)を得た。
mp287℃;
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm)5.72(d,2H,J=14.9Hz),6.34(d,2H,J=4.4Hz),7.12(d,2H,J=4.1Hz),7.15?7.22(m,14H),7.30?7.39(m,11H),7.41?7.48(m,3H),7.97(d,2H,J=14.6Hz);
LRMS(FD):m/z calcd for C4633BF :796.2[M];found796.2.
(合成例10)化合物10の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
 50mLフラスコ中で、3mLの酢酸エチル中のジアセト酢酸エチル(228μL、1.463mmol、1当量)およびBF3・Et2O(199μL、1.609mmol、1.1当量)の混合物を空気中50~60℃で30分間加熱した。4-(N,N-ジフェニルアミノ)-ベンズアルデヒド(1g、3.658mmol、2.5当量)およびB(n-OBu)3(0.987mL、3.658mmol、2.5当量)を12mLの酢酸エチルに溶解し、次いで溶液を最初の混合物に注入した。さらに30分間50~60℃で反応を続けた。BuNH2の第1部分(58μL、0.585mmol、0.4当量)を反応物に滴下した。6時間加熱した後、BuNH2の第2部分(29μL、0.293mmol、0.2当量)を添加し、反応物を50~60℃で一晩加熱し続けた。全ての溶媒を蒸発させた。フラッシュカラムクロマトグラフィー(シリカ、CH2Cl2)によって、わずかな配位子およびアルデヒドが混合した粗生成物を得た。CH2Cl2/石油エーテル中で2回沈殿させることによってさらなる精製を行い、濃緑色の粉末の前記式で表される化合物10を得た(730mg、68%収率)。
H-NMR(400MHz,CDCl3,ppm):δ8.10(d,1J=15.1Hz,2H),7.45(d,1J=8.8Hz,4H),7.34(m,8H),7.17(m,14H),6.97(d,1J=8.7Hz,4H),4.40(m,2H),1.42(t,1J=7.4Hz,3H).
HRMS(ESI+)[M+Na]+ calcd for C46H37N2O4BF2Na+ m/z=753.2712,found m/z=753.2716.
(吸収・発光)
(実施例1)溶液
 化合物1を以下の溶媒に溶解させて溶液を調製した(濃度:10-5 mol/L)。:ジクロロメタン(DCM)
トルエン(Tol)
 この溶液に室温で光を照射したところ発光が観察された。図1および図2は、それぞれ化合物1のDCM溶液およびTol溶液の正規化電子吸収と発光(PL)スペクトルを示す。吸収波長λabs(nm)、発光(PL)波長λem(nm)、ストークスシフトΔνST(cm-1)および量子収率Φf(%)を表1に示す。吸収スペクトルの測定は紫外可視分光光度計LAMBMA950(株式会社パーキンエルマージャパン製)、発光(PL)スペクトルは分光蛍光光度計FP-8600(日本分光株式会社製)および量子収率は絶対PL量子収率測定装置(株式会社浜松ホトニクス製)を用いて測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000079
 同様にして化合物2、3および5~9の溶液を調製し、吸収・発光を観察した。化合物2、3および5~9の溶液の吸収波長λabs(nm)、発光(PL)波長λem(nm)、ストークスシフトΔνST(cm-1)および量子収率Φf(%)をそれぞれ表2~8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000080
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000081
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000082
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000083
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000084
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000085
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000086
 化合物1~3および5~9の溶液スペクトルにおいて、低極性溶媒であるTol中よりも高極性溶媒であるDCM中の方がピーク波長が長波長化する傾向が見られ、溶媒の極性による深色効果が観察された。この結果は本クルクミノイド化合物が電荷移動特性を有することを示している。この挙動は、中心のハロゲンおよびハロゲン化アルキル化ホウ素部位の強い電子吸引性と、両末端のトリフェニルアミン部位の強い電子供与性に関連している。
(比較例1)
 化合物10について、実施例1と同様にして溶液を調製した。DCM溶液およびTol溶液の正規化電子吸収と発光(PL)スペクトルを図3および図4に示す。また、吸収波長λabs(nm)、発光(PL)波長λem(nm)、ストークスシフトΔνST(cm-1)および量子収率Φf(%)を表9に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000087
 化合物10も化合物1~3および5~9と同様に溶媒による深色効果が観察され、電荷移動特性を有することが示されている。化合物1~3および5~9と比較して、化合物10のトルエンまたはジクロロメタン溶液中での吸収および発光(PL)波長は短波長化している。これは化合物1~3および5~9のホウ素に結合するハロゲン化アルキル基がフッ素よりも強い電子吸引性を有するためと考えられる。
(実施例2) 薄膜
 5mg/mLの化合物1のクロロホルム溶液82μLと、35mg/mLの4,4’-ビス(N-カルバゾリル)-1,10-ビフェニル(CBP)のクロロホルム溶液338μLとを混合した溶液を、前洗浄した石英基板上にスピンコートして、厚さ200nmの薄膜を形成した。薄膜中の化合物1の濃度は、3重量%である。この薄膜に室温で光を照射したところ発光が観測された。図5は化合物1の薄膜の正規化電子吸収および発光(PL)スペクトルを示す。吸収波長λabs(nm)、発光(PL)波長λem(nm)およびフォトルミネッセンス量子収率PLQY(Φf)(%)を表10に示す。 吸収スペクトルの測定は紫外可視分光光度計LAMBMA950(株式会社パーキンエルマージャパン製)、発光(PL)スペクトルは分光蛍光光度計FP-8600(日本分光株式会社製)および量子収率は絶対PL量子収率測定装置(株式会社浜松ホトニクス製)を用いて測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000088
 同様にして、化合物2~9の測定を行った。結果を表11にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000089
 化合物1~9の吸収ピーク波長は基底状態(S0)から第一一重項励起状態(S1)への電荷移動を伴う遷移に相当する。340nmで化合物1~9を励起したところ、それぞれ、発光(PL)ピーク波長は713nm、748nm、727nm、716nm、754nm、750nm、773nm、797nm、770nmで、PLQYは55%、23%、53%、59%、42%、37%、11%、8%、7%であった。化合物1、3および4は化合物10(比較例2、後述)と比較して、同程度のPLQYを持ち、発光(PL)ピーク波長は長波長であった。化合物2、5~9は化合物10(後述)と比較して、PLQYは低いが、発光(PL)ピーク波長は30~90nmほど長波長であった。発光が長波長になるほど直進性は向上し、また生体への侵襲性は低下するため、化合物1~9はこの点において、化合物10よりも優れている。
(比較例2)
 化合物10について、実施例2と同様にして薄膜を作製した。薄膜中の化合物10の濃度を3重量%とし、薄膜の正規化電子吸収および発光(PL)スペクトルを測定した結果を図6に示す。また、吸収波長λabs(nm)、発光(PL)波長λem(nm)、およびフォトルミネッセンス量子収率PLQY(Φf)(%)を表12に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000090
 化合物10の吸収ピーク波長は617nmで、これは基底状態(S0)から第一一重項励起状態(S1)への電荷移動を伴う遷移に相当する。340nmで化合物10を励起したところ、発光(PL)ピーク波長は703nmで、PLQYは56%であった。化合物1~9と比較して、化合物10の薄膜中の吸収および発光(PL)波長は短波長化している。また、化合物10のPLQYは化合物1、3および4と同程度であった。
(実施例3) ASE特性
 実施例2で作製した化合物1~9の薄膜を使用して、有機半導体レーザーに対するそれらの可能性を評価した。薄膜は、337nmのパルス窒素レーザーNL100(Stanford Research Systems社)によって光励起され、ここでCBPホストは光を強く吸収する。ポンプレーザーのパルス幅は約3 .5nsであり、その繰り返し周波数は20Hzである。ポンプ強度は、一組の減光フィルタを用いて制御される。
ポンプビームは0.5cm×0.2cmのストライプに集束される。電荷結合素子分光計に接続された光ファイバーを使用して、有機層の端部からの発光(PL)スペクトルを測定した。実験構成を図7に概略的に表す。発光はPMA-50マルチチャンネル分光器(浜松ホトニクス株式会社)を用いて検出した。
 図8は、CBP:化合物1(97:3重量%)のブレンド膜のASEしきい値前後の発光スペクトルを示す。図9は、しきい値を下回るか、上回る様々なポンプ強度で測定された化合物1の3重量%のCBPとのブレンド膜の発光スペクトルを示す。低い励起強度では、PLスペクトルは広く、ポンプ強度とは無関係であった。高い励起強度では、ASEが起こり、発光帯のスペクトル狭まりが観察された。ASEしきい値を超えると、このサンプルでは半値全幅(FWHM)は35nmまで低下した。このASE効果は、自然放出された光子によるものであり、これは膜内を導波し、誘導放出によって増幅する。図10は、励起強度の関数として、ブレンド膜の端部から放出された出力光強度(左縦軸)および半値全幅(右縦軸)を示す。スロープ効率の急激な変化は、ASEのしきい値に直接関連している。CBP:化合物1(97:3重量%)のブレンド膜の場合、ASEしきい値は約0.3μJ/cm2であると決定された。化合物1のASE波長λASE(nm)、半値全幅FWHM(nm)、およびASEしきい値Eth(μJ/cm2)を表13にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000091
 このASEしきい値は比較例3で後述する化合物10のASEしきい値と比較しても極めて低い。化合物1のNIR領域における広範囲の発光(PL)スペクトルと共に、測定された本ASEしきい値は、効率的かつ調整可能な有機半導体レーザーの将来的な実現において非常に有望であることを示している。
 同様にして化合物2~9および3のASE特性を測定した。結果を表14にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000092
 化合物2~9は化合物10(比較例、後述)よりも長波長側でのASE発振が可能となり、化合物2、5~9は800nmを超えるASE波長を示した。さらに化合物3は化合物1同様に非常に低いASEしきい値を示し、その有用性が示された。
(比較例3)
 比較例2で作製した化合物10薄膜を使用して、実施例3と同様にASE特性評価を行った。図11は、CBP:化合物10(97:3重量%)のブレンド膜のASEしきい値前後の発光スペクトルを示す。図12は、しきい値を下回るか、上回る様々なポンプ強度で測定された化合物10の3重量%のCBPとのブレンド膜の発光スペクトルを示す。ASEしきい値を超えると、このサンプルでは半値全幅(FWHM)は35mまで低下した。図13は、励起強度の関数として、ブレンド膜の端部から放出された出力光強度(左縦軸)および半値全幅(右縦軸)を示す。スロープ効率の急激な変化は、ASEのしきい値に直接関連している。CBP:化合物10(97:3重量%)のブレンド膜の場合、ASEしきい値は約1.5μJ/cm2であると決定された。化合物5のASE波長λASE(nm)、半値全幅(FWHM)(nm)、およびASEしきい値(Eth)(μJ/cm2)を表15にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000093
 化合物10のASE波長は756nmであり、化合物1~9と比較して短波長化している。これは実施例2および比較例2で観察された発光(PL)波長の差を反映している。
(実施例4) 分布帰還レーザー(DFBレーザー)
(1)DFBレーザーの製造
 中性洗剤、純水、アセトン、およびイソプロパノールを使用した超音波処理、それに続くUV-オゾン処理によってガラス基板を洗浄した。DFB格子となる厚さ100nmのSiO2層をガラス基板上にスパッタリングした。イソプロパノールを使用する超音波処理、続いてUV-オゾン処理によって基板を洗浄した。SiO2表面を、4,000rpmで15秒間スピンコーティングすることによってヘキサメチルジシラザン(HMDS)で処理し、120℃で120秒間アニールした。ZEP520A-7溶液(日本ゼオン株式会社)から厚さ約70nmのレジスト層を基板上に4,000rpmで30秒間スピンコートし、180℃で240秒間ベークした。
 JBX-5500SCシステム(JEOL)を使用して、電子ビームリソグラフィーを行ってレジスト層上に格子パターンを描画した。電子線照射後、室温で現像液(ZEDN50、日本ゼオン社)中でパターンを現像した。パターニングされたレジスト層をエッチングマスクとして使用しながら、FA-1EAエッチングシステム(SAMCO)を使用して基板をCHF3でプラズマエッチングした。グレーティングの格子周期(Λ)は、それらは下記のブラッグ条件に基づいて選択した。
mλBragg=2neffΛm
 式中、mは回折次数であり、λBraggはブラッグ波長であり、neffは利得媒質の実効屈折率である。
 DFB基板を従来の超音波処理によって洗浄した。化合物1、2、5および4,4’-ビス(N-カルバゾリル)-1,10-ビフェニル(CBP)(重量比、3:97)のクロロホルム溶液(濃度は実施例2と同様)をDFB基板の上にスピンコートして発光層を形成した。CYTOPポリマー層をその構造の上に直接形成した後、300Kで25Wm-1K-1の熱伝導率を持つサファイアリッドで覆い、ガラス/SiO2/3重量%の化合物1、2、5:CBP/CYTOP/サファイアリッドの構造を有する混合次数DFBレーザーを製造した(図14)。
(2)DFBレーザーの性能
 製造されたDFBレーザーの性能を、励起波長が337nm、20Hzの繰り返し率で3.5nsパルスを放射する窒素レーザーを光ポンピングにおいて使用して最初に試験した。化合物1を含む有機DFBレーザーの表面に対して垂直に測定された発光スペクトルを図15に示す。グレーティングの格子周期(A2)が550nmのとき、化合物1のDFBレーザー発光波長は851nmで、約0.1nmの狭い半値全幅(FWHM)を示している。図16に励起強度の関数として発光強度(左縦軸)および半値全幅(右縦軸)がプロットされている。傾斜の明確な変化が観察されることは、レーザー発振しきい値のサインであり、1.3μJ/cm2であることが見出された。化合物2および5についても同様にDFBレーザーの性能を評価した。化合物1、2および5の使用したグレーティングの回折格子周期(A2)(nm)、DFBレーザー波長λDFB(nm)、FWHM(nm)、およびレーザー発振しきい値(Eth)(μJ/cm2)を表16にまとめる。グレーティング周期によって、DFBレーザーの波長およびしきい値が変化することがわかる。化合物1および5のレーザー発振しきい値の最小値は、比較例4で後述する化合物10のしきい値の最小値よりも低い。さらに化合物1、2、5のDFBレーザーの最小しきい値のときの波長は化合物10よりも長波長であり、より長波長なNIR領域での発振が可能となっている。これらのDFB特性は、実施例3でのASE特性と併せて、有機半導体レーザーの実現に有望であることを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000094
(比較例4)
 実施例4と同様に化合物10を用いて、DFBレーザーを作成し、測定を行った。図17に化合物10を含む有機DFBレーザーの表面に対して垂直に測定された発光スペクトルを示す。図18に、励起強度に対する発光強度(左縦軸)および半値全幅(右縦軸)のプロットを示す。化合物10の使用したグレーティングの回折格子周期(A2)(nm)、DFBレーザー波長λDFB(nm)、半値全幅(FWHM)(nm)、およびレーザー発振しきい値(Eth)(μJ/cm2)を表17にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000095
 化合物10のDFBレーザーの最小しきい値のときの波長は化合物1、2、5と比較して短波長化している。これは実施例3および比較例3で観察された両化合物のASE波長の差を反映している。
 この出願は、2021年12月23日に出願された日本出願特願2021-209006号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (19)

  1.  一般式(1)で表される化合物を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (一般式(1)中、XおよびXはそれぞれ独立してハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表し、XおよびXの少なくとも一方はハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表す。
    ~Rはそれぞれ独立して水素原子または置換基を表し、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびRは一緒になって環を表してもよい。
    は、下記一般式(2)または一般式(3)で表される基を表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (一般式(2)中、Arはアリーレン基、アリール置換アリーレン基、ヘテロアリール置換アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アリール置換ヘテロアリーレン基またはヘテロアリール置換ヘテロアリーレン基を表し、Rは置換基を表す。複数存在するRは同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのRは電子供与基である。
    n8は1からArにおける置換可能な数までの整数を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (一般式(3)中、R~R13は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表し、pは0または1~2の整数を表す。))
  2.  前記一般式(1)で表される化合物は下記一般式(4)で表される化合物である、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (一般式(4)中、X、X、およびR~Rは一般式(1)と同義である。
    ArおよびArは、それぞれ独立してアリーレン基、アリール置換アリーレン基、ヘテロアリール置換アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アリール置換ヘテロアリーレン基またはヘテロアリール置換ヘテロアリーレン基を表す。RおよびR、RおよびRは、一緒になって環を形成してもよく、RはArと結合して環を形成してもよく、RはArと結合して環を形成してもよい。R14およびR15はそれぞれ独立して置換基を表し、複数存在するR14は同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのR14は電子供与基であり、複数存在するR15は同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのR15は電子供与基である。
    n14は1からArにおける置換可能な数までの整数を表し、n15は1からArにおける置換可能な数までの整数を表す。)
  3.  前記一般式(4)中、R14およびR15の少なくとも1つが、置換または非置換ジアリールアミノ基である、請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4.  前記一般式(4)中、ArおよびArが、それぞれ独立してベンゼン構造、ナフタレン構造、アントラセン構造またはフルオレン構造からなる、請求項2または3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5.  前記一般式(1)で表される化合物は下記一般式(5)で表される化合物である、請求項1~4のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (一般式(5)中、X、X、およびR~Rは前記一般式(1)と同義である。Ar~Arは、それぞれ独立して置換または非置換のアリール基を表し、複数存在する各Arおよび各Arは同じであっても異なっていてもよく、複数存在する各Arおよび各Arは同じであっても異なっていてもよい。
    16およびR17はそれぞれ独立して置換または非置換のジアリールアミノ基以外の置換基を表し、複数存在するR16およびR17は同じであっても異なっていてもよい。R16およびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR17は、一緒になって環を形成してもよい。
    n16およびn18はそれぞれ独立して0または1以上の整数を表し、n17およびn19はそれぞれ独立して1以上の整数を表し、n16+n17は1~5の整数であり、n18+n19は1~5の整数である。)
  6.  Rが、水素原子、置換または非置換アルキル基、置換または非置換アリール基、置換または非置換ヘテロアリール基、置換または非置換アルコキシカルボニル基、置換または非置換アリールオキシカルボニル基、ハロゲン原子、または二フッ化ホウ素ジケトナート環を含有する基である、請求項1~5のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7.  RおよびR、またはRおよびRが一緒になって環を形成している、請求項1~6のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  8.  前記一般式(1)で表される化合物は下記一般式(6)で表される化合物である、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (一般式(6)中、X、X、およびR~Rは一般式(1)と同義である。X1’およびX2’はハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表し、X1’およびX2’の少なくとも一方はハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表す。
    2’~R6’は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表す。
    18およびR19はそれぞれ独立して以下のA群のうちの1つを表し、R18およびR、RおよびR、RおよびR、R19およびR2‘、R3’およびR4‘、およびR4’およびR5‘は一緒になって環を形成してもよく、RはAと結合して環を形成してもよく、R6’はAと結合して環を形成してもよい。
    Aは下記一般式(7)または(9)で表される連結基を表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (一般式(7)中、nは0または1~4の整数であり、mは0または1であり、A’は1~12個の炭素原子を有するアルコキシ基を表し、A’’は下記式(8)で表される基を表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    (一般式(8)中、X1’’およびX2’’はハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表し、X1’’およびX2’’の少なくとも一方はハロゲン化アルキル基またはハロゲン化アリール基を表し、R2‘’~R6‘’は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表し、R20は以下のA群のうちの1つを表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
    (式中、Rはそれぞれ独立して、水素原子、1~12個の炭素原子を有する置換または非置換のアルキル基、6~10個の炭素原子を有する置換または非置換のアリール基、または置換または非置換のヘテロアリール基を表す。)))
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
    (一般式(9)中、R~R12およびpは一般式(3)と同義である。))
  9.  遅延蛍光を発光する、請求項1~8のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  10.  700~1,500nmの範囲で極大発光波長を示す、請求項1~9のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  11.  請求項1~10のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含む有機半導体レーザー。
  12.  前記有機半導体レーザーが一次ブラッグ散乱領域に囲まれた二次ブラッグ散乱領域からなる光共振器構造を有する請求項11に記載の有機半導体レーザー。
  13.  基材上に、請求項1に記載の一般式(1)で表される化合物、請求項2に記載の一般式(4)で表される化合物、請求項5に記載の一般式(5)で表される化合物、または請求項8に記載の一般式(6)で表される化合物を含有する層を有する薄膜。
  14.  下記一般式(10)で表される化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
    (一般式(10)中、X、X、およびR~Rは一般式(1)と同義である。
    ArおよびArは、それぞれ独立してアリーレン基、アリール置換アリーレン基、ヘテロアリール置換アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アリール置換ヘテロアリーレン基またはヘテロアリール置換ヘテロアリーレン基を表す。RおよびR、RおよびRは、一緒になって環を形成してもよく、RはArと結合して環を形成してもよく、RはArと結合して環を形成してもよい。
    14およびR15はそれぞれ独立してアリール基を含む置換基を表し、複数存在するR14は同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのR14はアリール基を含む電子供与基であり、複数存在するR15は同じであっても異なっていてもよく、少なくとも1つのR15はアリール基を含む電子供与基である。
    n14は1からArにおける置換可能な数までの整数を表し、n15は1からArにおける置換可能な数までの整数を表す。)
  15.  前記一般式(10)中、R14およびR15の少なくとも1つが、置換または非置換ジアリールアミノ基である、請求項14に記載の化合物。
  16.  下記一般式(11)で表される化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
    (一般式(11)中、X、X、およびR~Rは前記一般式(1)と同義である。Ar~Arは、それぞれ独立して置換または非置換のアリール基を表し、複数存在する各Arおよび各Arは同じであっても異なっていてもよく、複数存在する各Arおよび各Arは同じであっても異なっていてもよい。
    16およびR17はそれぞれ独立して置換または非置換のジアリールアミノ基以外の置換基を表し、複数存在するR16およびR17は同じであっても異なっていてもよい。
    16およびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR17は、一緒になって環を形成してもよい。
    n16およびn18はそれぞれ独立して0または1以上の整数を表し、n17およびn19はそれぞれ独立して1以上の整数を表し、n16+n17は1~5の整数であり、n18+n19は1~5の整数である。)
  17.  請求項14~16のいずれか一項に記載の化合物を含む遅延蛍光発光体。
  18.  請求項14~16のいずれか一項に記載の化合物を含む有機半導体レーザー。
  19.  前記有機半導体レーザーが一次ブラッグ散乱領域に囲まれた二次ブラッグ散乱領域からなる光共振器構造を有する請求項18に記載の有機半導体レーザー。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000159777A (ja) * 1998-09-25 2000-06-13 Fuji Photo Film Co Ltd 新規ジオキソボラン化合物、発光素子材料およびそれを使用した発光素子
WO2017164172A1 (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 国立研究開発法人科学技術振興機構 クルクミンホウ素錯体及びこれを含有する医薬
JP2020509571A (ja) * 2017-02-21 2020-03-26 国立大学法人九州大学 有機エレクトロルミネッセンス素子、化合物およびその使用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000159777A (ja) * 1998-09-25 2000-06-13 Fuji Photo Film Co Ltd 新規ジオキソボラン化合物、発光素子材料およびそれを使用した発光素子
WO2017164172A1 (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 国立研究開発法人科学技術振興機構 クルクミンホウ素錯体及びこれを含有する医薬
JP2020509571A (ja) * 2017-02-21 2020-03-26 国立大学法人九州大学 有機エレクトロルミネッセンス素子、化合物およびその使用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
OKAMOTO HIDEYUKI, TANIGUCHI ATSUHIKO, USAMI SHOYA, KATSUYAMA MASAHIRO, KONNO SHO, TAGUCHI AKIHIRO, TAKAYAMA KENTARO, HAYASHI YOSHI: "Development of functionalized peptides for efficient inhibition of myostatin by selective photooxygenation", ORGANIC & BIOMOLECULAR CHEMISTRY, vol. 19, no. 1, 1 January 2021 (2021-01-01), pages 199 - 207, XP093075720, ISSN: 1477-0520, DOI: 10.1039/D0OB02042G *
SUZUKI TAKANOBU, HORI YUKIKO, SAWAZAKI TAKA, SHIMIZU YUSUKE, NEMOTO YU, TANIGUCHI ATSUHIKO, OZAWA SHUTA, SOHMA YOUHEI, KANAI MOTOM: "Photo-oxygenation inhibits tau amyloid formation", CHEMICAL COMMUNICATIONS, vol. 55, no. 44, 4 June 2019 (2019-06-04), UK , pages 6165 - 6168, XP055832152, ISSN: 1359-7345, DOI: 10.1039/C9CC01728C *

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